JP2004309940A - Image forming apparatus and toner and process cartridge each used in the same - Google Patents

Image forming apparatus and toner and process cartridge each used in the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus having good cleanability and a good transfer rate and capable of stably obtaining a high-grade image using a toner having a high average circularity, and to provide a process cartridge and a toner each used in the same. <P>SOLUTION: The image forming apparatus 200 is provided with an image carrier 11, a charging device 12, a developing device 13, a transfer device 6 for directly transferring a toner image to a recording member 100 conveyed by a transfer belt 60 or for carrying out primary transfer onto a transfer belt and secondary transfer to the recording member 100, and a cleaning device 14 in which a cleaning blade 141 and a brush roller 144 are arranged, wherein an average circularity Ψ of the toner is 0.93-0.99 and a friction coefficient μs of the image carrier 11 satisfies the relation of (friction coefficient μs)≤3.6-3.3×(average circularity Ψ). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置及びこれに用いるプロセスカートリッジとトナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置では、像担持体である感光体の表面を帯電させて静電潜像を形成して画像形成を行うことが知られている。
現在、画像形成装置における高画質化のためにトナーの小粒径化及び高円形度化が進められている。これらを達成するためには、従来用いられていた粉砕法では限界があるため、昨今ではさらなる小粒径、高円形度を達成するために重合法によるトナーが採用されつつある。重合法には懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等があり、いずれも円形度の高いトナーの製造が可能である。
【０００３】
一方で、円形度の高いトナーは、クリーニング性が悪いことが知られている。特に重合法で製造されたトナーは、真球に近いもの（平均円形度０．９８以上）もあり、通常粉砕トナーで採用されているクリーニングブレードでのクリーニング方法では、クリーニングすることは難しい。これは、ブレードのエッジに引っかからず転がってしまうために、クリーニングブレードをトナーがすり抜けやすく、クリーニング不良が発生してしまうことによるものである。また、クリーニング方法としてブレードクリーニングのほかにブラシクリーニング、磁気ブラシクリーニング、静電ブラシクリーニング等があり、クリーニング性能及びコスト面から、ブラシクリーニングとブレードクリーニングを組み合わせる方式が一般的であり、このような円形度の高いトナーの除去性能を向上するために、数々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、像担持体の導電性ブラシの上流側にトナーと同極性の電荷を付与するクリーニング前帯電装置を設け、上記導電性ブラシに少なくともクリーニング前帯電装置の電荷と逆極性のバイアスが含まれるバイアス印加手段を付加し必要に応じて、クリーニング前帯電装置の配設位置と同一部位又はクリーニング前帯電装置の下流側で且つ導電性ブラシの上流側にクリーニング前露光装置を設け、クリーニング前帯電装置にてトナーと同極性の電荷を像担持体に付与することにより、像担持体表面に微量存在するキャリアの電荷を中和し、キャリアと像担持体との付着力を低減させるようにしたものが提案されている。これによると、導電性ブラシによって像担持体上のキャリアを確実に除去することができるとともに、ブレード部位へのキャリアの到達を回避でき、ブレード部位での像担持体表面の傷付き現象をなくすことができるとされている。しかし、像担持体上のトナーの帯電量を増大させることは、トナーと感光体との静電的な付着力が増大し、円形度の高いトナーに対してはブレードクリーニングがしづらくなるという問題を含有している。
【０００５】
また、特許文献２には、クリーニング装置にクリーニング用ブラシよりも感光体の回転方向の上流側であって、転写装置よりも感光体の回転方向下流側に配置されたブラシに直流電圧及び交流電圧を互いに重畳させてブラシに印加する直流電源及び交流電源を備えたものが提案されている。これによると、感光体の表面は残存した現像剤と同じ極性にし、現像剤の感光体への静電的付着力が弱めることができるためにクリーニング性が向上するとされている。しかし、この方法では、感光体の表面電位を反転させるために感光体の寿命に影響を与えてしまうおそれがあるといった不具合が考えられる。
【０００６】
また、特許文献３には、クリーニングブレードのブレードエッジに混合粉体材料を塗布するようにしたものが提案されている。これによると、画像形成装置使用初期段階から像担持体とブレードエッジのニップに良好なトナーダムを形成させることができ、球形トナーが多量にブレードエッジに入力された場合でもブレードすり抜けの発生することがないとされている。しかし、トナー混合粉体材料をブレードの表面に均一に付着させることが難しく、耐久性の面からも困難な部分を含有していると考えられる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１０７９９０号公報
【特許文献２】
特開平０８−２４８８４９号公報
【特許文献３】
特開２０００−２６７５３６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、高い平均円形度を有するトナーを用いて、クリーニング性、転写率が良く、高品位の画像を安定して得ることができる画像形成装置及びこれに用いるプロセスカートリッジ、トナーを提供することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、潜像を形成する像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置と、像担持体上の潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、トナー像を転写ベルトにより搬送される記録部材に直接転写するか、または、転写ベルト上に１次転写した後記録部材に２次転写する転写装置と、クリーニングブレードとブラシ状ローラを配置するクリーニング装置と を備える画像形成装置において、前記トナーの平均円形度Ψが、０．９３〜０．９９であって、前記像担持体の摩擦係数μｓが、摩擦係数μｓ≦３．６−３．３×平均円形度Ψ の関係を満足する画像形成装置である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記クリーニング装置は、ブラシ状ローラが５００ｍＮ以上の圧力で棒状の脂肪酸金属塩を掻き取った後、像担持体に塗布する画像形成装置である。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記クリーニング装置は、脂肪酸金属塩がステアリン酸亜鉛である画像形成装置である。
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記像担持体は、摩擦係数μｓが０．４〜０．１の範囲にある画像形成装置である。
請求項５に記載の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記クリーニング装置は、棒状の脂肪酸金属塩がフリッカーバーを兼ねる画像形成装置である。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記ブラシ状ローラは、導電性又は半導電性からなり、像担持体の潜像の現像を行う画像形成時に、像担持体上に残留するトナーの帯電極性と反対極性の直流電圧に交流電圧の重畳させたバイアス電圧を印加させる画像形成装置である。
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記像担持体は、表面にフィラーを含む保護層を有する画像形成装置である。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、前記像担持体は、前記保護層に含まれるフィラーが、アルミナである画像形成装置である。
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置において、前記帯電部材と前記像担持体の間で形成される間隙は、前記帯電部材がトナーと接触しない距離であって、８０μｍ以下である画像形成装置である。
【００１１】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナーは、体積平均粒径（Ｄｖ）が３〜８μｍの範囲にあり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）で定義される分散度が１．０５〜１．４０の範囲にある画像形成装置である。
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナーは、形状係数ＳＦ−１で１００〜１８０の範囲にあり、かつ 形状係数ＳＦ−２で１００〜１８０の範囲にある画像形成装置である。
請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナーは、紡錘形状であり、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜０．８の範囲で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０の範囲であって、長軸ｒ１＞短軸ｒ２≧厚さｒ３の関係を満足する画像形成装置である。
請求項１３に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナーは、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び／又は伸長反応させるトナーである画像形成装置である。
請求項１４に記載の発明は、請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナーは、そのトナーが、シリカ及び／又はチタニアが添加されている画像形成装置である。
【００１２】
請求項１５に記載の発明は、潜像を形成する像担持体と、帯電装置、現像装置、クリーニング装置の中から選択される１以上の装置と が一体に支持されて、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、前記トナーは、平均円形度Ψが、０．９３〜０．９９であって、前記像担持体の摩擦係数μｓとの間で、摩擦係数μｓ≦３．６−３．３×平均円形度Ψ の関係を満足するプロセスカートリッジである。
【００１３】
請求項１６に記載の発明は、潜像を形成する像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置と、像担持体上の潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、トナー像を転写ベルトにより搬送される記録部材に直接転写するか、または、転写ベルト上に１次転写した後記録部材に２次転写する転写装置と、クリーニングブレードとブラシ状ローラを配置するクリーニング装置１４とを備える画像形成装置に用いられるトナーにおいて、前記トナーは、平均円形度Ψが、０．９３〜０．９９であって、前記像担持体の摩擦係数μｓとの間で、摩擦係数μｓ≦３．６−３．３×平均円形度Ψ の関係を満足するトナーである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置の構成を示す概略図である。図２は、図１における画像形成装置の画像形成部の構成を示す概略図である。この画像形成装置２００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４つの画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備える。画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれ、像担持体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、帯電装置１２、現像装置１３、クリーニング装置１４とを備えている。また、各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの配置は、各像担持体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの回転軸が平行になるように且つ記録部材１００移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
【００１５】
画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの上方には、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各像担持体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面にレーザ光を走査しながら照射する光書込装置２が、下方には記録部材１００を担持して各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの転写部を通過するように搬送する転写搬送ベルト６０を有するベルト駆動装置としての転写装置６が配置されている。転写装置６の側方には定着装置７、排紙トレイ８等が備えられられている。定着装置７は、内部に発熱体を有する加熱ローラと従動ローラによって張架された定着ベルトと、内部に発熱体を有する加圧ローラとからなるベルト定着方式の定着装置７である。
画像形成装置２００下部には、記録部材１００が載置された給紙カセット３、４を備えている。また、画像形成装置２００側面から手差しで給紙を行う手差しトレイＭＦが備えられている。この他、トナー補給容器ＴＣが備えられ、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースＳの中に備えられている。
【００１６】
画像形成部１は、図２に示すように、像担持体１１、帯電装置１２、図示されない現像装置１３、クリーニング装置１４が一体になっている。
また、この画像形成装置２００に用いられるトナーとしては、平均円形度Ψが０．９３〜０．９９の範囲にある。トナーの平均円形度が０．９３未満と低い場合は、高転写率又は転写によるチリのない高品位の画像が得られにくい。平均円形度が０．９９を越えると、球形化処理に多くの時間が必要になり、また、分級で廃棄する量が増加して生産性が低くなり実用的ではない。
トナーの平均円形度は、光学的に粒子を検知して、投影面積の等しい相当円の周囲長で除した値である。具体的には、フロー式粒子像分析装置（ＦＰＩＡ−２１００：東亜医用電子株式会社製）を用いて、容器中に予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍＬ中に分散剤として界面活性剤を０．１〜０．５ｍＬを加え、さらに、測定試料を０．１〜９．５ｇ程度を加える。試料を分散した懸濁液を超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、分散液濃度を３，０００〜１０，０００個／μＬにしてトナーの形状及び分布を測定する。
【００１７】
このようなトナーは、乾式粉砕で製造されるトナーでは、熱的又は機械的に球形化処理する。熱的には、例えば、アトマイザーなどに熱気流とともにトナー母体粒子を噴霧することで球形化処理を行うことができる。また、機械的にはボールミル等の混合機に比重の軽いガラス等の混合媒体とともに投入して攪拌することで、球形化処理することができる。ただし、熱的球形化処理では凝集し粒径の大きいトナー母体粒子又は機械的球形化処理では微粉が発生するために再度の分級工程が必要になる。また、水系溶媒中で製造されるトナーでは、溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、形状を制御することができる。
【００１８】
さらに、トナーの平均円形度Ψと像担持体１１の摩擦係数μｓとの間では、摩擦係数μｓ≦３．６−３．３×平均円形度Ψ の関係が成立する。
トナーの平均円形度が大きくなると、現像電界又は転写電界に忠実に対応して現像又は転写されるために高品位の画像が形成され、さらに、高転写率が得られる。しかし、その反面、像担持体１１上のトナーは転がりやすくなり、クリーニングブレード１４１と像担持体１１との間隙に潜り込んでしまうためクリーニング不良が発生することがある。また、像担持体１１の摩擦係数が小さくなると、トナーとの付着力が小さくなり、高転写率が得られる。さらに、像担持体１１上に留まって回転するよりも小さな力で像担持体１１から引き離すことができるために、クリーニング性が向上する。しかし、その反面、像担持体１１上でのトナー像が磁気ブラシによる掻き取り力で後端がかすれるなどの画像の品位が低下する。
そこで、高品位の画像、高転写率とクリーニング性を向上させるために、トナーの平均円形度Ψが０．９３〜０．９９で、像担持体１１の摩擦係数μｓがμｓ≦０．４であって、トナーの平均円形度Ψと像担持体１１の摩擦係数μｓとの間では、摩擦係数μｓ≦３．６−３．３×平均円形度Ψ の関係が成立させることで、上述の問題点を解決することができた。摩擦係数μｓが、これよりも大きくなると、平均円形度が０．９３〜０．９９のトナーで、クリーニング不良が発生する。
【００１９】
さらに、像担持体１１の摩擦係数は、０．５以下、さらに、０．４〜０．１の範囲にすることが好ましい。摩擦係数が０．５以下にすることで、クリーニングブレード１４１との摩擦が大きくなるのを抑え、クリーニングブレード１４１の変形又はめくれ、クリーニングブレード１４１の振動による鳴きの発生を抑制することができる。さらに、０．４以下、さらに０．３以下が一層好ましい。一方、摩擦係数が０．１未満になると、クリーニングブレード１４１との間で滑りすぎて像担持体１１上のトナーのクリーニングブレード１４１をすり抜けるクリーニング不良が発生する。
【００２０】
ここで、像担持体１１の摩擦係数は以下のように、オイラーベルト方式にて測定した。図３は、像担持体の摩擦係数の測定方法を説明するための図である。この場合、ベルトとして中厚の上質紙を紙すきが長手方向になるようにして像担持体１１のドラム円周１／４に張架し、ベルトの一方に例えば０．９８Ｎ（１００ｇｒ）の荷重を掛け、他方にフォースゲージを設置してフォースゲージを引っ張り、ベルトが移動した時点での荷重を読み取って、摩擦係数μｓ＝２／π×１ｎ（Ｆ／０．９８）（但し、μ：静止摩擦係数、Ｆ：測定値）に代入して算出する。なお、この画像形成装置２００における像担持体１１の摩擦係数は、画像形成によって定常状態になったときの値をいう。これは、像担持体１１の摩擦係数は、画像形成装置２００に配設される他の装置の影響を受けるために、画像形成直後の摩擦係数の値から変化する。しかし、Ａ４版記録紙で１，０００枚程度の画像形成により摩擦係数の値はほぼ一定の値となる。したがって、ここにいう摩擦係数とは、この定常状態における一定になったときの摩擦係数をいう。
【００２１】
この画像形成装置２００におけるクリーニング装置１４は、クリーニングブレード１４１、ブラシ状ローラ１４４、廃トナー回収コイル１４８を配設する。クリーニングブレード１４１及びブラシ状ローラ１４４は、転写後に残留する像担持体１１上のトナーをクリーニングする。
クリーニングブレード１４１の材質は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等のエラストマーを用いる。特に、ウレタンゴムを含むウレタンエラストマーが、耐摩耗性、耐オゾン性、耐汚染性の観点から好ましい。さらに、クリーニングブレード１４１は、支持部材１４９に貼着してクリーニング装置１４に配設される。支持部材１４９は特に限定されないが、金属、プラスチック、セラミック等を用いることができる。支持部材１４９にある程度の強度がかかるため金属板が好ましく、特に、ＳＵＳ等の鋼板、アルミニウム板、リン青銅等の銅板を用いることが好ましい。クリーニングブレード１４１を支持部材１４９に貼着する方法としては、支持部材１４９に接着剤を塗布し貼り合わせ加熱又は加圧して接着する方法等を用いることができる。さらに、この支持部材に係合するブレード加圧スプリング１４２によって、ブレード回動支点１４３を中心に回動可能になっており、一定の圧力で像担持体１１に付勢される。
【００２２】
ウレタンエラストマーに、さらに、補強剤（カーボンブラック、クレー）、軟化剤（パラフィンオイル）、耐熱性向上剤（三酸化アンチモン）、着色剤（酸化チタン）を加えることができる。このクリーニングブレード１４１は、以下のようにして製造される。クリーニングブレード１４１用の成形型を準備し、ポリイソシアネートとポリオールと硬化剤とを容器内で混合撹拌し、調製する。これを、成形型内に注入し、熱をかけて硬化反応させて硬化させ、次いで脱型して、ウレタンゴム組成物を得る。このウレタンゴム組成物を切断等によりブレード状に切断し、端部を加工してブレード状の成形品を製造する。
【００２３】
また、このクリーニング装置１４におけるクリーニングブレード１４１は、硬度（ＪＩＳ―Ａ）が、６５〜８５度の範囲が好ましい。硬度が６５未満ではクリーニングブレード１４１の変形が大きくトナー等のクリーニングが困難になり、硬度が８５を越えるとクリーニングブレード１４１先端に割れが発生することがある。クリーニングブレード１４１は、厚さが０．８〜３．０ｍｍで、突き出し量が３〜１５ｍｍの範囲にあることが好ましい。また、このクリーニング装置１４におけるクリーニングブレード１４１は、均一な当接角度と当接圧を維持するために、支持部材１４９に固定又は一体成形されていることが好ましい。
さらに、クリーニング装置１４に備えるときのクリーニングブレード１４１の当接圧は、１０〜６０ｇｆ／ｃｍの範囲にあることが好ましい。当接圧が１０ｇｆ／ｃｍ未満では２μｍ未満のトナーのクリーニングが困難であり、６０ｇｆ／ｃｍを越えるとクリーニングブレード先端がめくれたりやバウンディングが生じやすくなり、ビビリ等のクリーニング不良が生じやすくなって、クリーニング性が低下する。当接角度は、当接位置の接線から５〜２５度の範囲になることが好ましい。当接角度が５度未満ではトナーのすり抜けによるクリーニング不良が発生しやすく、２５度を越えるとクリーニング時にブレードまくれが生じることがある。クリーニングブレード１４１の像担持体１１への食い込み量は、０．１〜２．０ｍｍの範囲にあることが好ましい。０．１ｍｍ未満では、クリーニングブレード１４１と像担持体１１の接触する面積が小さく、トナーがすり抜けるクリーニング不良が生じ、２．０ｍｍを越えると像担持体１１との摩擦力が大きくなりブレードめくれやバウンディングが生じやすくなる。また、ブレードの振動による鳴き、ビビリ等のクリーニング不良が生ずる。
【００２４】
また、この画像形成装置２００に配設されるクリーニング装置１４は、ブラシ状ローラ１４４を備え、像担持体１１の残留トナーをクリーニングする。トナー像を記録部材１００に転写した後に、像担持体１１表面に付着した残留トナーのクリーニングを行い、クリーニング不良の発生を防止する。さらに、ブラシ状ローラ１４４によってクリーニングされた残留トナーは、フリッカーによって除去され、本体カバー６内部に溜まった除去トナーを回収コイル１４８によって廃トナーとして廃トナーボトルに蓄える。ブラシ状ローラ１４４は、電極を兼ねる金属製の芯金にブラシの長さ５．０（ｍｍ）、太さ３デニールの導電性又は半導電性の樹脂繊維を２００，０００（本／ｉｎｃｈ２）となるようにパイル地にしたテープをスパイラル状に巻き付ける。ブラシ状ローラ１４４は、像担持体１１の回動方向とは同方向に所定の周速度をもって接触しながら回動するようになっている。ブラシの樹脂繊維としては、ナイロン樹脂の他に、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン等が挙げらる。耐久性、効果の持続性の点からナイロン樹脂製のものが好ましい。また、電気抵抗の調整のために、カーボンブラック、銅又はアルミニウム等の金属粉末を添加する。ブラシの植毛形態には大別して直毛状とループ状があり、効果の面で多少の違いがあるもののいずれも使用可能である。
【００２５】
また、ブラシ状ローラ１４４の芯金には電源から電圧が印加されるようになっており、静電的な力によりクリーニングを行うことができる。これによって、残留トナーのクリーニングを効率的に行うことができる。
像担持体１１上の潜像の現像を行う画像形成時には、像担持体１１上に残留するトナーの帯電極性と反対の極性を有した所定の直流電圧に交流電圧の重畳させたバイアス電圧を印加して、残留トナーを静電的にブラシ状ローラ１４４に付着させてクリーニングする。また、非画像形成時には、ブラシ状ローラ１４４に残留トナーーの極性とは反対の極性を有した所定の直流電圧を印加するようにしている。これにより、トナーの量が少ないときは、像担持体１１に対して印加するバイアス電圧を必要最小限に抑え、像担持体１１の長寿命化を図ることができる。
【００２６】
また、このブラシ状ローラ１４４は、図２に示すように、５００ｍＮ以上の圧力を掛けた固化されて棒状にした脂肪酸金属塩のコーティングバー１４５に衝突させて、ブラシに脂肪酸金属塩をこすりつけて、ブラシ状ローラ１４４を回動させて、次に、像担持体１１に衝突させて、像担持体１１に脂肪酸金属を塗布する。衝突させる方向は、同一方向の回転で行うことが好ましい。ブラシから像担持体１１に塗布された脂肪酸金属塩は、クリーニングブレード１４１で押圧されてクリーニングブレード１４１と像担持体１１表面に一様な膜を形成する。摩擦する双方に脂肪酸金属塩の膜を形成することで摩耗することなく、なめらかに滑らせることができる。この塗布する脂肪酸金属塩の量によって、像担持体１１の摩擦係数を調整することができる。さらに、膜の一部は、トナーに付着してクリーニングされ、クリーニング装置１４に廃トナーとして回収される。したがって、像担持体１１の摩擦係数を保つためには、一定量の脂肪酸金属塩を供給しなければならない。
また、５００ｍＮ未満では、ブラシ状ローラ１４４につく脂肪酸金属塩の量が少ないために、像担持体１１表面に塗布される脂肪酸金属塩の量が少なく、像担持体１１の摩擦係数を下げることができない。そこで、コーティングバー１４５を、図２に示すように、バー加圧スプリング１４７を設けて、ブラシ状ローラ１４４に押しつけ、５００ｍＮ以上の圧力で接触させて、脂肪酸金属塩を像担持体１１に塗布する。
【００２７】
脂肪酸金属塩としては、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸などが挙げられる。また、それらの金属塩としてはアルミニウム、マンガン、コバルト、鉛、カルシウム、クロム、銅、鉄、マグネシウム、亜鉛、ニッケル、リチウム、ナトリウム、ストロンチウムなどが挙げられる。なかでもパルミチン酸金属塩、たとえばパルミチン酸アルミニウム、パルミチン酸カルシウム、パルミチン酸マグネシウムなど、またステアリン酸金属塩、たとえばステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸鉛などが挙げられる。特に、劈開性が大きく、摩擦係数を低減させるステアリン酸亜鉛が好ましい。
【００２８】
また、ブラシ状ローラ１４４には、ブラシ状ローラスクレーパが当接されていて、このスクレーパは、ブラシ状ローラ１４４に対して所定の侵入量で配置され、クリーニングローラ２が像担持体１１から除去した残留トナーをブラシ状ローラ１４４から掻き落すフリッカーの役目を果たしている。スクレーパブレード４は、厚さ０．２（ｍｍ）、自由長４（ｍｍ）のシート状のＰＥＴシートを用いる。
【００２９】
ここでは、ブラシ状ローラスクレーパを設けずに、固化された脂肪酸金属塩のコーティングバー１４５をフリッカーとして用いることができる。図４は、コーティングバーとブラシ状ローラの構成を示す概略図である。コーティングバー１４５のブラシ状ローラ１４４に対して侵入量（ｌ）を大きくすると、ブラシ状ローラ１４４の負荷が大きく、初期的にはトナーのクリーニング性が良好であるが、毛倒れが発生して耐久性が低下する。逆に、コーティングバー１４５のブラシ状ローラ１４４に対して侵入量（ｌ）を小さくすると、ブラシ状ローラ１４４内のトナーのクリーニング性が悪く、初期的にクリーニング不良などの問題が発生する。ブラシ状ローラ１４４に対しての侵入量（ｌ）は、これらの問題のない範囲で適宜決定する。
【００３０】
また、この画像形成装置２００は、前記像担持体１１が表面にフィラーを含む保護層１１４を有する。図５は、本発明の積層型像担持体の構成を示す概略断面図である。導電性支持体１１１上に電荷発生材料を主成分とする電荷発生層１１２と、電荷輸送材料を主成分とする電荷輸送層１１３とからなる感光層１１５が積層形成されている。また、表層として保護層１１４が形成されている。像担持体１１の保護層は、感光層１１５の保護及び耐久性の向上を目的に、フィラーを含有する。保護層１１４に添加するフィラーとしては酸化チタン、シリカ、アルミナ、マグネシア等の白色金属酸化物の微粉末を用いることができる。この中でも、特にアルミナが好ましい。このようにフィラーを含有させることで、樹脂による保護層１１４の強度・硬度を高くして、押圧されたクリーニングブレード１４１との間のトナーによる研摩を抑えることができる。さらに、像担持体１１表面である保護層１１４上には脂肪酸金属塩が塗布されて摩擦係数を低くすることで、トナーが滑りやすくなり研摩力を小さくすることで、像担持体１１の寿命を延ばすことができる。
【００３１】
また、フィラーの平均粒径は、０．１〜０．８μｍの範囲であることが好ましい。フィラーの平均粒径が大きすぎる場合には、露光光が保護層１１４で散乱されるため、解像力が低下し画像品質が低下する。また、フィラーの平均粒径が小さすぎると、保護層の強度・硬度が高くすることができず、耐摩耗性を向上させることができない。また、白色度が大きい方が、レーザ光の減衰を少なくすることができる。
保護層１１４に添加されるフィラーの量は、好ましくは１０〜４０ｗｔ％、より好ましくは２０〜３０ｗｔ％である。フィラーの量が、１０ｗｔ％未満では摩耗が大きく耐久性に劣り、４０ｗｔ％を越えると、レーザ光の減衰が大きくなり感度低下、また、電気抵抗が大きくなることで電位減衰が小さくなり、残留電位が上昇するため望ましくない。
保護層１１４は、フィラーとバインダー樹脂を適当な溶媒を用いて分散し、分散液をスプレーコート法により感光層１１５上に塗布することで形成できる。保護層１１４に用いるバインダー樹脂、溶媒としては、電荷輸送層１１３と同様の材料を使用することができる。保護層１１４の膜厚は、３〜１０μｍが望ましい。保護層１１４には、電荷輸送材料や、酸化防止剤等を添加することもできる。
【００３２】
保護層１１４の他に、導電性支持体１１１は、体積抵抗１０１０Ωｃｍ以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属を管状に加工したもの、あるいはニッケル等の金属をエンドレスベルト状に加工したもの等が用いられる。
電荷発生層１１２は、電荷発生材料を主成分とする層であり、電荷発生材料の代表的なものとしては、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、フタロシアニン系顔料等が挙げられる。これらの電荷発生材料をポリカーボネート等のバインダー樹脂とともに、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン等の溶媒を用いて分散し、分散液を塗布することにより形成する。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート法等により行う。電荷発生層１１２の膜厚は、通常は０．０１〜５μｍ、好ましくは０．１〜２μｍである。
【００３３】
電荷輸送層１１３は、電荷輸送材料及びバインダー樹脂をテトラヒドロフラン、トルエン、ジクロルエタン等の適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により可塑剤やレベリング剤等を添加することもできる。電荷輸送材料として、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン等の電子輸送材料とオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体等の正孔輸送材料とが挙げられる。
電荷輸送材料と共に電荷輸送層１１３に使用されるバインダー樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。電荷輸送層１１３の厚さは、５〜３０μｍの範囲で所望の感光体特性に応じて適宜選択すればよい。
また、像担持体１１には、導電性支持体１１１と感光層１１５との間に下引き層を形成することができる。
【００３４】
また、この画像形成装置２００は、帯電部材としての帯電ローラ１２１と像担持体１１の間で形成される間隙は、接触しない距離であって、８０μｍ以下にする。図６は、像担持体と帯電部材の構成を示す概略図である。帯電ローラ１２１の形状は、特に限定されず、半円柱状で固定されて配設されていても良い。また、帯電ローラ１２１の形状が円柱状で、両端をギア又は軸受で回転可能に支持されていても良い。このように、帯電ローラ１２１は、像担持体１１への最近接部から、像担持体１１移動方向の上下流に漸次離間する局面で形成されていると、像担持体１１をより均一に帯電させることができる。とくに、、円柱状の形状で、曲面を有することで均一な像担持体１１の帯電が可能になる。
【００３５】
像担持体１１上に現像後に残留するトナーは、像担持体１１に対向して設けられるクリーニング装置１４によりクリーニングされるが、完全に除去するのは困難であり、極わずかのトナーがクリーニング装置１４を通過し、帯電装置１２へと搬送されてくる。像担持体１１上に脂肪酸金属塩の膜が形成されており、トナーが像担持体１１に押圧されているクリーニングブレード１４１をすり抜けるときに、トナー表面に脂肪酸金属塩が付着する。トナーの粒径が間隙Ｇより大きいと、トナーと帯電ローラ１２１が接触して、帯電ローラ１２１表面に脂肪酸金属塩が付着する。帯電ローラ１２１表面に不均一に脂肪酸金属塩が付着し、放電むらが発生し、形成される画像は濃度むら等の異常画像になる。従って、間隙Ｇは、画像形成装置２００に用いられるトナーの最大粒径よりも大きいことが好ましい。
また、帯電ローラ１２１と像担持体１１により形成される空間が狭くなり、放電空間で形成された放電生成物はこの空間内に滞留するために、画像形成後も放電空間に多量に残留し、像担持体１１の経時劣化を促進する原因になる。従って、放電エネルギーを小さくして放電生成物の生成を少なくし、かつ、空気が滞留しない程度の空間を形成することが好ましい。そのために、間隙Ｇは、８０μｍ以下であって、２０〜５０μｍの範囲にすることが好ましく、少なくとも、用いられるトナーの最大粒径よりも大きいことが好ましい。
【００３６】
帯電ローラ１２１は、中心に金属製芯金による軸部、その外側に中抵抗層と最外層に表面層とを有する本体部からなる構造をしている。軸部は、例えば、直径が８〜２０ｍｍのステンレス、アルミニウムの高い剛性と導電性を有している金属製又は１×１０３Ω・ｃｍ以下、好ましくは１×１０２Ω・ｃｍ以下で高い剛性を有する導電性の樹脂等で構成される。中抵抗層は、１×１０５Ω・ｃｍ〜１×１０９Ω・ｃｍの体積抵抗率で、１〜２ｍｍ程度の厚さにすることが好ましい。表面層は、１×１０６Ω・ｃｍ〜１×１０１０Ω・ｃｍの体積抵抗率で、１０μｍ程度の厚さが好ましい。表面層の体積抵抗率は、中抵抗層の電気抵抗率より高くすることが好ましい。
【００３７】
また、本発明の画像形成装置は、トナーの体積平均粒径Ｄｖは、小さい方が細線再現性を向上させることができるために、大きくとも８μｍ以下のトナーを用いる。しかし、粒径が小さくなるとクリーニング性が低下するために、小さくとも３μｍ以上が好ましい。特に、２μｍ以下のトナーが２０％以上存在すると、磁性キャリア又は現像ローラの表面に現像されにくい微小粒径のトナーが多くなるために、その他のトナーにおける磁性キャリアまたは現像ローラとの接触・摩擦が不十分となり逆帯電性トナーが多くなり、地肌汚れが生じ画像品位が低下する。
【００３８】
また、体積平均粒径Ｄｖと数平均粒径Ｄｎとの比（Ｄｖ／Ｄｎ）で表される粒径分布は、１．０５〜１．４０の範囲であることが好ましい。粒径分布をシャープにすることで、トナー帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少なくすることができる。Ｄｖ／Ｄｎが１．４０を越えると、トナーの帯電量分布も広くなるために高品位な画像を得るのが困難になる。Ｄｖ／Ｄｎが１．０５未満にするには、製造が困難であり、実用的ではない。トナーの粒径は、コールターカウンターマルチサイザー（コールター社製）を用いて、測定するトナーの粒径に対応させて測定用穴の大きさが５０μｍのアパーチャーを選択して用い、５０，０００個の粒子の粒径の平均を測定することによって行った。
【００３９】
また、トナーは、円形度のうち形状係数ＳＦ−１が１００以上１８０以下の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００以上１８０以下の範囲にあることが好ましい。図７は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）……式（２）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（３）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）……式（３）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
【００４０】
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナー又は像担持体１１との接触が点接触になるために、トナー同士の吸着力が弱くなり、その結果流動性が高くなり、また、トナーと像担持体１１との吸着力が弱くなって、転写率が高くなる。しかし、クリーニングブレード１４１と像担持体１１の間隙に入り込んで、クリーニングブレード１４１がトナーの上を容易に通過するようになる。したがって、トナーの形状係数ＳＦ−１とＳＦ−２は１００以上がよい。また、ＳＦ−１とＳＦ−２が大きくなると、画像上にトナーが散ってしまい画像品位が低下する。このために、ＳＦ−１は１８０を越えない方が好ましく、ＳＦ−２は１８０を越えない方が好ましい。
【００４１】
さらに、この画像形成装置２００に用いるトナーは、紡錘形状を有するものであってもよい。図７は、本発明のトナーの外形形状を示す概略図であり、図７（ａ）はトナーの外観であり、図７（ｂ）はトナーの断面図である。図７（ａ）では、Ｘ軸がトナーの最も長い軸の長軸ｒ１を、Ｙ軸が次に長い軸の短軸ｒ２を、Ｚ軸に最も短い軸の厚さｒ３を表し、長軸ｒ１＞短軸ｒ２≧厚さｒ３の関係を有している。
このトナーは、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜０．８で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０で表される紡錘形状を有している。長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５未満では、真球形状から離れるためにクリーニング性が高いが、ドット再現性および転写効率が劣るため高品位な画像が得られにくい。
長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．８を越えると、球形に近づくために、低温低湿の環境下では、特に、クリーニング不良が発生することがある。また、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７未満では、扁平形状に近く、不定形トナーのようにチリは少ないが、球形トナーのような高転写率は得られない。特に、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が１．０では、長軸を回転軸とする回転体となる。これに近い紡錘形状にすることで不定形・扁平形状でもなく真球形状でもない形状であって、双方の形状が有する摩擦帯電性、ドット再現性、転写効率、チリ防止、クリーニング性の全てを満足する形状となる。
【００４２】
この紡錘形状トナーは、トナーの長軸ｒ１の平均値が５〜９μｍの範囲であって、短軸ｒ２の平均値が２〜６μｍの範囲であって、かつ、厚さｒ３の平均値が２〜６μｍの範囲で、長軸ｒ１＞短軸ｒ２≧厚さｒ３の関係を満足することが好ましい。
トナーの長軸ｒ１が５μｍ未満では、クリーニング性が低くなりクリーニングブレード１４１によるクリーニングが困難である。トナーの長軸ｒ１が９μｍを越えると、磁性キャリアと混合する際に粉砕されることがある。粉砕された微粒径トナーが磁性キャリア表面に付着すると、他のトナーとの摩擦帯電を阻害するためにトナー帯電量分布が広くなり、かぶり等の地肌汚れが発生する。前述した粉砕される現象は磁性キャリアにかえて現像ローラでも発生する。トナーの短軸ｒ２が２μｍ未満では、現像における細線再現性及び転写における転写率が低くなる。また、磁性キャリアと混合する際に粉砕されやすくなる。トナーの短軸ｒ２が６μｍを越えると、クリーニング性が低くなりクリーニングブレード１４１によるクリーニングが困難である。また、トナーの厚さｒ３が２μｍ未満では、磁性キャリアと混合する際に粉砕されやすくなる。トナーの厚さｒ３が６μｍを越えると、真球形状に近くなるために、静電現像方式・静電転写方式でチリ等の画質劣化が発生することがある。
なお、これまでのトナーの大きさは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で、視野の角度を変え、その場観察しながら測定した。
【００４３】
トナーの形状は、製造方法により制御することができる。例えば、乾式粉砕法によるトナーは、トナー表面も凸凹で、トナー形状が一定しない不定形になっている。この乾式粉砕法トナーであっても、機械的又は熱的処理を加えることで真球に近いトナーにすることができる。懸濁重合法、乳化重合法により液滴を形成してトナーを製造する方法によるトナーは、表面が滑らかで、真球形に近い形状になることが多い。初めに微粒径トナーを製造し、これを凝集させることでジャガイモ形状のように凸凹のある不定形にすることができ、また、溶媒中の反応途中で攪拌して剪断力を加えることで楕円又は扁平形状にすることができる。
真球形状のトナーはクリーニング性が低い。これは、トナー表面が滑らかなことから像担持体１１上のトナーは転がりやすく、クリーニングブレード１４１と像担持体１１との間隙に潜り込んでしまうためである。特に、湿式重合法による真球形状のトナーはその表面に凸凹が少ないために、クリーニング不良が生じることがある。この点で、紡錘形状のトナーにすることで、球形トナーに比べ、像担持体１１上で転がりやすい回転軸（図７のＸ軸）が限定されているためクリーニングの容易なトナーを得ることができる。
【００４４】
また、静電転写方式では、像担持体１１上の真球形状のトナーは、その表面が滑らかで、粉体流動性がよく、かつトナー粒子同士、あるいはトナー粒子と像担持体１１との付着力が小さいことから、電気力線の影響を受けやすく、また、電気力線に沿って忠実に転写しやすいために転写率が高くなる。しかし、記録部材１００が像担持体１１から離れる時に、像担持体１１と記録部材１００の間に高電界が生じ（バースト現象）、記録部材１００及び像担持体１１上のトナーが乱されて、記録部材１００上にトナーのチリが発生する。電気力線の影響を受けやすい真球トナーは、チリの発生が多く発生し画像品位を低下させる。
また、不定形トナー及び扁平トナーでは、凸凹があってトナーの電気力線の影響を受けにくく、電気力線に沿って転移しにくいために転写率が低くなる。しかし、トナー粒子同士の付着力が大きく、記録部材１００に転移したトナードットは外力などによって壊れにくく、バースト現象によるチリの発生が抑えられる。
紡錘形状のトナーは、その表面は滑らかで適度な流動性をもつために電気力線の影響を受けやすく電気力線に沿って忠実に転移しやすいために転写率が高くなる。さらに、紡錘形状では、転がりやすい回転軸が限られているため、バースト現象によって記録部材１００上のトナードットからトナー粒子が飛び散りにくいため、高品位の画像を得ることができる。
【００４５】
また、静電現像方式では、磁性キャリアあるいは現像ローラ上の真球形状のトナーでは、電気力線の影響を受けやすく、また、静電潜像の電気力線に沿って忠実に現像される。微小な潜像ドットを再現する際には緻密で均一なトナー配置をとりやすいために細線再現性が高くなるが、接触現像方式では、像担持体１１上の現像されたトナーは磁気ブラシあるいは現像ローラで摺擦されて動いてしまうためにチリ等の画質劣化が発生しやすい。
磁性キャリアあるいは現像ローラ上の不定形トナー及び扁平トナーでは、粉体流動性が悪く、潜像の電気力線が個々のトナー粒子に対して、スムースに作用しないことから、現像時にトナードットを形成する際に整然と配置されないために忠実な現像が困難で細線再現性が低い。
紡錘形状トナーは、適度に調整された粉体流動性を持つことから、静電潜像の電気力線に沿って忠実に現像されるために細線再現性が高く、像担持体１１上の現像されたトナーは磁気ブラシあるいは現像ローラで摺擦されても動きにくいので、チリ等の画質劣化の少ない高品位の画像を得ることができる。
【００４６】
このトナーは、トナーの表面にその表面を保護する物質が固定されていることが必要である。このトナーの形状は紡錘形状であり、転がりやすい回転軸が限られており、図７でいうＸ軸となる。よって、キャリアまたは現像ローラ上、あるいは像担持体１１上で、このトナーはもっぱらＸ軸によって回転することになる。よって、図７の斜線を引いた部分が他との接触によって劣化しやすいという課題があった。具体的には、トナーの劣化した部分から、ワックスのような低軟化物質がしみだして、キャリア、現像ローラ、像担持体１１、接触帯電手段を汚染させてしまうことになる。そこでトナー表面を保護するためのトナー表面を保護する保護物質として、ホウ素、けい素、チタン、ジルコニウム、タングステンの炭化物、チタン、ホウ素、ジルコニウムの窒化物等の硬質材料粉末があげられる。これらのトナー表面保護物質は、トナー表面に固定することで、トナー表面保護物質がトナー表面から遊離して、キャリア、現像ローラ、像担持体１１、接触帯電手段等に付着したり、それらを傷つけたるのを防止する。そのためには、一般的な外添剤混合装置（条件）よりも強い外力を与えなければならない。
本発明では、トナー表面を保護する保護物質として、上記以外に、荷電制御剤を使用することができる。トナーの表面を保護するのと同時に、トナーの表面に積極的に摩擦帯電機能を持たせて、摩擦帯電の安定化が図れるからである。これらを併せて使用しても良い。
【００４７】
また、以下にこのトナーの構成と構成する材料について説明する。
このトナーは、表面に荷電制御剤が被覆固着されているが、トナーバインダー、着色剤、離型剤を有するトナーであって、トナー表面近傍に離型剤が存在し、表面に荷電制御剤とともに有機微粒子が被覆固着され、かつ、表面に外添剤が添加されていることが好ましい。
トナーバインダーとしては、変性されたポリエステルを用いることが好ましい。
変性ポリエステルとしてはポリステル樹脂中にエステル結合以外の結合基が存在したり、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合などで結合した状態をさす。例えばポリエステル末端をエステル結合以外のもので反応させたもの。具体的には末端に酸基、水酸基と反応するイソシアネート基などの官能基を導入し活性水素化合物とさらに反応させ末端を変性したものをさす。
【００４８】
変性されたポリエステル（ｉ）としては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）とアミン類（Ｂ）との反応物などが挙げられる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）としては、ポリオール（１）とポリカルボン酸（２）の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート（３）と反応させた物などが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基（アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基）、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
【００４９】
ポリオール（１）としては、ジオール（１−１）および３価以上のポリオール（１−２）が挙げられ、（１−１）単独、または（１−１）と少量の（１−２）の混合物が好ましい。ジオール（１−１）としては、アルキレングリコール（エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなど）；アルキレンエーテルグリコール（ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど）；脂環式ジオール（１，４−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールＡなど）；ビスフェノール類（ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなど）；上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物；上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数２〜１２のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数２〜１２のアルキレングリコールとの併用である。３価以上のポリオール（１−２）としては、３〜８価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール（グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど）；３価以上のフェノール類（トリスフェノールＰＡ、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど）；上記３価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
【００５０】
ポリカルボン酸（２）としては、ジカルボン酸（２−１）および３価以上のポリカルボン酸（２−２）が挙げられ、（２−１）単独、および（２−１）と少量の（２−２）の混合物が好ましい。ジカルボン酸（２−１）としては、アルキレンジカルボン酸（コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など）；アルケニレンジカルボン酸（マレイン酸、フマール酸など）；芳香族ジカルボン酸（フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など）などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数４〜２０のアルケニレンジカルボン酸および炭素数８〜２０の芳香族ジカルボン酸である。３価以上のポリカルボン酸（２−２）としては、炭素数９〜２０の芳香族ポリカルボン酸（トリメリット酸、ピロメリット酸など）などが挙げられる。なお、ポリカルボン酸（２）としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル（メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど）を用いてポリオール（１）と反応させてもよい。
ポリオール（１）とポリカルボン酸（２）の比率は、水酸基［ＯＨ］とカルボキシル基［ＣＯＯＨ］の当量比［ＯＨ］／［ＣＯＯＨ］として、通常２／１〜１／１、好ましくは１．５／１〜１／１、さらに好ましくは１．３／１〜１．０２／１である。
【００５１】
ポリイソシアネート（３）としては、脂肪族ポリイソシアネート（テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ジイソシアナトメチルカプロエートなど）；脂環式ポリイソシアネート（イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど）；芳香族ジイソシアネート（トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど）；芳香脂肪族ジイソシアネート（α，α，α’，α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど）；イソシアヌレート類；前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの；およびこれら２種以上の併用が挙げられる。
ポリイソシアネート（３）の比率は、イソシアネート基［ＮＣＯ］と、水酸基を有するポリエステルの水酸基［ＯＨ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＯＨ］として、通常５／１〜１／１、好ましくは４／１〜１．２／１、さらに好ましくは２．５／１〜１．５／１である。［ＮＣＯ］／［ＯＨ］が５を超えると低温定着性が悪化する。［ＮＣＯ］のモル比が１未満では、変性ポリエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。末端にイソシアネート基を有するプレポリマー（Ａ）中のポリイソシアネート（３）構成成分の含有量は、通常０．５〜４０ｗｔ％、好ましくは１〜３０ｗｔ％、さらに好ましくは２〜２０ｗｔ％である。０．５ｗｔ％未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、４０ｗｔ％を超えると低温定着性が悪化する。
【００５２】
イソシアネート基を有するプレポリマー（Ａ）中の１分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常１個以上、好ましくは、平均１．５〜３個、さらに好ましくは、平均１．８〜２．５個である。１分子当たり１個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
アミン類（Ｂ）としては、ジアミン（Ｂ１）、３価以上のポリアミン（Ｂ２）、アミノアルコール（Ｂ３）、アミノメルカプタン（Ｂ４）、アミノ酸（Ｂ５）、およびＢ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）などが挙げられる。ジアミン（Ｂ１）としては、芳香族ジアミン（フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、４，４’ジアミノジフェニルメタンなど）；脂環式ジアミン（４，４’−ジアミノ−３，３’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど）；および脂肪族ジアミン（エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど）などが挙げられる。３価以上のポリアミン（Ｂ２）としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール（Ｂ３）としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン（Ｂ４）としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸（Ｂ５）としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。Ｂ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）としては、前記Ｂ１〜Ｂ５のアミン類とケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。これらアミン類（Ｂ）のうち好ましいものは、Ｂ１およびＢ１と少量のＢ２の混合物である。
【００５３】
さらに、必要により伸長停止剤を用いてウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。伸長停止剤としては、モノアミン（ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど）、およびそれらをブロックしたもの（ケチミン化合物）などが挙げられる。
アミン類（Ｂ）の比率は、イソシアネート基を有するプレポリマー（Ａ）中のイソシアネート基［ＮＣＯ］と、アミン類（Ｂ）中のアミノ基［ＮＨｘ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］として、通常１／２〜２／１、好ましくは１．５／１〜１／１．５、さらに好ましくは１．２／１〜１／１．２である。［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］が２を超えたり１／２未満では、ウレア変性ポリエステル（ｉ）の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。本発明においては、ウレア結合で変性されたポリエステル（ｉ）中に、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常１００／０〜１０／９０であり、好ましくは８０／２０〜２０／８０、さらに好ましくは、６０／４０〜３０／７０である。ウレア結合のモル比が１０％未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００５４】
このウレア変性ポリエステル（ｉ）は、ワンショット法、プレポリマー法により製造される。ウレア変性ポリエステル（ｉ）の重量平均分子量は、通常１０，０００以上、好ましくは２０，０００〜１０，０００，０００、さらに好ましくは３０，０００〜１，０００，０００である。この時のピーク分子量は１，０００〜１０，０００で１，０００未満では伸長反応しにくくトナーの弾性が少なくその結果耐ホットオフセット性が悪化する。また１０，０００以上では定着性の低下や粒子化や粉砕において製造上の課題が高くなる。ウレア変性ポリエステルの数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル（ｉｉ）を用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変性ポリエステル（ｉ）単独の場合は、数平均分子量は、通常２０，０００以下、好ましくは１，０００〜１０，０００、さらに好ましくは２，０００〜８，０００である。２０，０００を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
【００５５】
このトナーは、ウレア結合で変性されたポリエステル（ｉ）単独使用だけでなく、このポリエステル（ｉ）と共に変性されていないポリエステル（ｉｉ）をトナーバインダー成分として含有させることもできる。ポリエステル（ｉｉ）を併用することで、低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。ポリエステル（ｉｉ）としては、ポリエステル（ｉ）のポリエステル成分と同様なポリオール（１）とポリカルボン酸（２）との重縮合物などが挙げられ、好ましいものもポリエステル（ｉ）と同様である。また、ポリエステル（ｉｉ）は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。ポリエステル（ｉ）とポリエステル（ｉｉ）は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、ポリエステル（ｉ）のポリエステル成分とポリエステル（ｉｉ）は類似の組成が好ましい。ポリエステル（ｉｉ）を含有させる場合ポリエステル（ｉ）とポリエステル（ｉｉ）の重量比は、通常５／９５〜８０／２０、好ましくは５／９５〜３０／７０、さらに好ましくは５／９５〜２５／７５、特に好ましくは７／９３〜２０／８０である。ポリエステル（ｉ）の重量比が５ｗｔ％未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。ポリエステル（ｉｉ）のピーク分子量は、通常１，０００〜１０，０００、好ましくは２，０００〜８，０００、さらに好ましくは２，０００〜５，０００である。１，０００未満では耐熱保存性が悪化し、１０，０００を超えると低温定着性が悪化する。ポリエステル（ｉｉ）の水酸基価は５以上であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜１２０、特に好ましくは２０〜８０である。５未満では耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。ポリエステル（ｉｉ）の酸価は１〜５好ましくは２〜４である。離型剤に高酸価ワックスを使用するためバインダーは低酸価バインダーが帯電や高体積抵抗につながるので２成分トナーにはマッチしやすい。
【００５６】
このトナーは、トナーバインダーのガラス転移点（Ｔｇ）は４０〜７０℃、好ましくは５５〜６５℃である。ガラス転移点が４０℃未満ではトナーの耐熱保存性が悪化し、ガラス転移点が７０℃を超えると低温定着性が不十分となる。ウレア変性ポリエステル樹脂の共存により、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
【００５７】
また、このトナーは、トナー表面近傍に離型剤が存在することが好ましい。これは、トナーバインダー、特に、変性されたポリエステルにおける極性基の結合部分が離型剤との界面において負吸着を起こし、極性の低い離型剤を安定して分散させることができる。さらに、特に、トナー組成物を有機溶剤に溶解／又は分散し、水系媒体中で分散させてトナー粒子を得る場合に、極性の高い結合部分が水と若干の親和性を示してトナー表面付近に選択的に移行するものの、離型剤粒子が表面に露出するのを妨げることができる。トナ−内部に分散して存在する離型剤のうち、特に離型剤がトナーの表面近傍に全離型剤の８０個数％以上分散して存在することにより、定着時に十分な離型剤が染み出すことが可能となり、定着オイルを必要としない、いわゆるオイルレス定着が特に光沢のあるカラートナーにおいても可能となり、さらに通常の使用条件下ではトナーの表面に存在する離型剤が少ないため、耐久性、安定性や保存性にも優れる。
【００５８】
トナ−の表面から内部に１μｍまでの領域に存在する離型剤の占める面積が、５％よりも少ない場合には、耐オフセット性が不十分になることがあり、また、４０％よりも多い場合には、耐熱性や、耐久性の面で不十分になることがある。
このトナー中に存在する離型剤分散径の分布は０．１〜３μｍの粒子が７０個数％以上、より好ましくは１μｍ〜２μｍの粒子が７０個数％以上である。０．１μｍより小さい粒子が多いと、充分な離型性を発現できない。また、３μｍより大きい粒子が多いと、凝集性を示して流動性が悪化したり、フィルミングを生じたりするばかりか、カラートナーにおいては色再現性や光沢性を著しく低下させてしまう。また、離型剤の分散状態を制御するためには、離型剤の媒体中での分散のエネルギーのコントロールと、適切な分散剤の添加により達成することができる。離型剤は定着時に速やかにトナー表面にしみ出る事によって目的を達成する。酸価が高いと離型剤としての機能が低下するので、離型剤としての機能を確保するには、酸価値５ＫＯＨｍｇ／ｇ以下の酸価を有した脱遊離脂肪酸カルナバワックス、ライスワックス、モンタン系エステルワックス、エステルワックスを用いることが特に好ましい。
【００５９】
また、トナーの表面は、更に有機微粒子で覆い固着させることにより、離型剤が定着時にのみ染み出すように効果を付与することが可能となり、現像装置での攪拌などによるハザードに対して、トナー表面から離型剤が染み出すことによるトナーの帯電性劣化などの不具合が解消される。有機微粒子で表面を被覆固着させる方法としては、特に均一に被覆する方法として、微小粒径の樹脂微粒子をトナー表面に被覆させ、加熱融着する方法や、液中で被覆させる方法などがあるが、特に限定されるものではない。
【００６０】
また、このトナーは、流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。特に、疎水性シリカおよびまたは疎水性チタニアが好ましい。この無機微粒子の一次粒子径は、５ｍμ〜２μｍであることが好ましく、特に５ｍμ〜５００ｍμであることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００ｍ２／ｇであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの０．０１〜５ｗｔ％であることが好ましく、特に０．０１〜２．０ｗｔ％であることが好ましい。
その他の無機微粒子の具体例としては、例えば、アルミナ、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
この他 高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
【００６１】
このような流動化剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
像担持体１１や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合などによって製造された、ポリマー微粒子などを挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が０．０１から１μｍのものが好ましい。
【００６２】
この他にこのトナーの着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ポグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常１〜１５ｗｔ％、好ましくは３〜１０ｗｔ％である。
【００６３】
また、着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。 マスターバッチの製造またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、先にあげた変性、未変性ポリエステル樹脂の他にポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
【００６４】
マスターバッチはマスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練してマスターバッチを得る事ができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。またいわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いる事ができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには３本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
【００６５】
以下に、このトナーの製造方法について説明する。
本発明で用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール（メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど）、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類（メチルセルソルブなど）、低級ケトン類（アセトン、メチルエチルケトンなど）などが挙げられる。
本発明では、水系媒体中でイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）をアミン（Ｂ）と反応させることにより、ウレア変性ポリエステル（ＵＭＰＥ）を得ることができる。水系媒体中でウレア変性ポリエステル等の変性ポリエステルやプレポリマー（Ａ）からなる分散体を安定して形成させる方法としては、水系媒体中にウレア変性ポリエステル等の変性ポリエステルやプレポリマー（Ａ）からなるトナー原料の組成分を加えて、せん断力により分散させる方法などが挙げられる。プレポリマー（Ａ）と他のトナー組成物である（以下トナー原料と呼ぶ）着色剤、着色剤マスターバッチ、離型剤、荷電制御剤、未変性ポリエステル樹脂などは、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよいが、あらかじめトナー原料を混合した後、水系媒体中にその混合物を加えて分散させたほうがより好ましい。また、本発明においては、着色剤、離型剤、荷電制御剤などの他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。たとえば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
【００６６】
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。分散体の粒径を２〜２０μｍにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常１，０００〜３０，０００ｒｐｍ、好ましくは５，０００〜２０，０００ｒｐｍである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常０．１〜５分である。分散時の温度としては、通常、０〜１５０℃（加圧下）、好ましくは４０〜９８℃である。高温なほうが、ウレア変性ポリエステルやプレポリマー（Ａ）からなる分散体の粘度が低く、分散が容易な点で好ましい。
【００６７】
ウレア変性ポリエステルやプレポリマー（Ａ）のポリエステルを含むトナー組成物１００部に対する水系媒体の使用量は、通常５０〜２，０００重量部、好ましくは１００〜１，０００重量部である。５０重量部未満ではトナー組成物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。２，０００重量部を超えると経済的でない。また、必要に応じて、分散剤を用いることもできる。分散剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である点で好ましい。
【００６８】
トナー組成物が分散された油性相を水が含まれる液体には、乳化、分散するための各種の分散剤が用いられる。このような分散剤には、界面活性剤、無機微粒子分散剤、ポリマー微粒子分散剤等が包含される。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性荊、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ（アミノエチル）グリシン、ジ（オクチルアミノエチル）グリシンやＮ−アルキル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
【００６９】
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数２〜１０のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、３−［オメガ−フルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１１）オキシ］−１−アルキル（Ｃ３〜Ｃ４）スルホン酸ナトリウム、３−［オメガ−フルオロアルカノイル（Ｃ６〜Ｃ８）−Ｎ−エチルアミノ］−１−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル（Ｃ１１〜Ｃ２０）カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸（Ｃ７〜Ｃ１３）及びその金属塩、パーフルオロアルキル（Ｃ４〜Ｃ１２）スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、Ｎ−プロピル−Ｎ−（２ヒドロキシエチル）パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）−Ｎ−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１６）エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
【００７０】
商品名としては、サーフロンＳ−１１１、Ｓ−１１２、Ｓ−１１３（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−９３、ＦＣ−９５、ＦＣ−９８、ＦＣ−１２９（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−１０１、ＤＳ−１０２、（ダイキン工業社製）、メガファックＦ−１１０、Ｆ−１２０、Ｆ−１１３、Ｆ−１９１、Ｆ−８１２、Ｆ−８３３（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１０２、１０３、１０４、１０５、１１２、１２３Ａ、１２３Ｂ、３０６Ａ、５０１、２０１、２０４、（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−１００、Ｆ１５０（ネオス社製）などが挙げられる。
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族一級、二級もしくは二級アミン酸、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族４級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンＳ−１２１（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−１３５（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−２０２（ダイキンエ業杜製）、メガファックＦ−１５０、Ｆ−８２４（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１３２（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−３００（ネオス社製）などが挙げられる。
また、水に難溶の無機化合物分散剤としてリン酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸価チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等も用いることができる。
【００７１】
また、微粒子ポリマーも無機分散剤と同様な効果が確認された。例えばＭＭＡポリマー微粒子１μｍ、及び３μｍ、スチレン微粒子０．５μｍ及び２μｍ、スチレン−アクリロニトリル微粒子ポリマー１μｍ、（ＰＢ−２００Ｈ（花王製）ＳＧＰ（総研）、テクノポリマーＳＢ（積水化成品工業）、ＳＧＰ−３Ｇ（総研）ミクロパール（積水ファインケミカル））等がある。
また、上記の無機分散剤、微粒子ポリマーと併用して使用可能な分散剤としては、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する（メタ）アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸３−クロロ２−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ピニル、プロピオン酸ピニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ピニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
【００７２】
得られた乳化分散体（反応物）から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形状のトナー粒子が作製できる。なお、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、微粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。分散剤を使用した場合には、分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできる。溶剤を使用した場合は、変性ポリエステル（プレポリマー）のアミンによる伸長および／または架橋反応後、得られた反応物から、溶媒（溶剤）を常圧または減圧下で除去する。
【００７３】
この溶媒除去条件により、トナーの形状を適宜調整できる。くぼみを適切な径に調整するためには、分散剤の他、脱溶剤条件を設定することが必要で、その条件としては、水系媒体中に乳化分散させた液の油相固形分を５〜５０％にし、脱溶剤温度が１０〜５０℃でさらに脱溶剤時間をトナーの脱溶剤時の滞留時間として３０分位以内にする必要がある。これは油相中に含有される溶剤が短時間で蒸発するため、低温化で比較的油相が硬くかつ、弾性的な油相に不均衡な体積収縮が起こったと考えられる。油相固形分が５０％超の場合は蒸発溶剤が少なく体積収縮の起こる条件が低下し５％未満については生産性が著しく低下する。時間についても長くなると体積収縮が発生しにくくなるので球形化してくる。しかし上記の条件は絶対的な条件ではなく、温度、脱溶剤時間をバランスさせることも必要になる。
【００７４】
さらに、トナー組成物を含む分散媒体の粘度を低くするために、ウレア変性ポリエステルやプレポリマー（Ａ）のポリエステルが可溶の溶剤を使用することもできる。溶剤を用いた方が粒度分布をシャープにできる点で好ましい。溶剤は沸点が１００℃未満の揮発性であることが除去を容易にする点から好ましい。溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは２種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。プレポリマー（Ａ）１００部に対する溶剤の使用量は、通常０〜３００部、好ましくは０〜１００部、さらに好ましくは２５〜７０部である。
【００７５】
伸長および／または架橋反応時間は、例えば、プレポリマー（Ａ）の有するイソシアネート基構造とアミン類（Ｂ）の組み合わせによる反応性により選択されるが、通常１０分〜４０時間、好ましくは２〜２４時間である。反応温度は、通常、０〜１５０℃、好ましくは４０〜９８℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。なお、伸長剤及び／又は架橋剤としては、前記したアミン類（Ｂ）が用いられる。
【００７６】
本発明においては、伸長及び／又は架橋反応後の分散液（反応液）からの脱溶媒に先立ち、該分散液を内部に邪魔板や壁表面に突起物のない攪拌槽で攪拌する形状制御工程を設け、ここで強い攪拌力で液攪拌を行った後、１０〜５０℃で脱溶媒を行うのが好ましい。この溶剤除去前の液攪拌によりトナー形状が制御可能となる。水系媒体中に乳化分散させさらに伸張反応させた乳化液を脱溶剤前に邪魔板や突起物がない攪拌槽にて温度３０〜５０℃の強い攪拌力で攪拌しトナー形状が紡錘形状であることを確認した後、脱溶剤温度１０〜５０℃で脱溶剤を行う。本条件は絶対的な条件ではないので条件を適宜選択する必要があるが、乳化分散後伸長反応させた後攪拌槽にて強い攪拌力でシェアーを与えることにより紡錘形状が作られる。これは造粒中に含有される酢酸エチル等が乳化液の粘度を下げることにより、さらに強い攪拌力が加わり真球形状から紡錘形状に変化していった。このように、トナーの体積平均粒径Ｄｖ、個数平均径Ｄｎ、その比Ｄｖ／Ｄｎ、紡錘形状の比率等は、例えば、水層粘度、油層粘度、樹脂微粒子の特性、添加量等を調整することによりコントロールすることができる。
【００７７】
このトナーは、二成分現像剤として用いることができる。この場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア１００重量部に対してトナー１〜１０重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径２０〜２００μｍ程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。また、被覆材料としては、アクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等が使用できる。また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。
また、このトナーはキャリアを使用しない一成分現像方式の磁性トナー又は非磁性トナーとしても用いることができる。
【００７８】
以下に、本画像形成装置２００の動作について、図１に基づいて説明する。
給紙カセット３、４あるいは手差しトレイＭＦから給送された記録部材１００は、図示しない搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対５が設けられている一時停止位置に送られる。このレジストローラ対５により所定のタイミングで送出された記録部材１００は、転写搬送ベルト６０に担持され、各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに向けて搬送され、各転写部を通過する。各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの像担持体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上で現像された各トナー像は、それぞれ各転写部で記録部材１００に重ね合わされ、上記転写電界やニップ圧の作用を受けて記録部材１００上に転写される。この重ね合わせの転写により、記録部材１００上にはフルカラートナー像が形成される。一方、トナー像転写後の像担持体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面は、クリーニング装置１４によりクリーニングされ、更に除電されて次の静電潜像の形成に備えられる。また、フルカラートナー像が形成された記録部材１００は、定着装置７でこのフルカラートナー像が定着された後、切換ガイドＤの回動姿勢に対応して、第一の排紙方向Ｂまたは第二の排紙方向Ｃに向かう。第一の排紙方向Ｂから排紙トレイ８上に排出される場合、画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態でスタックされる。一方、第二の排紙方向Ｃに排出される場合には、図示していない別の後処理装置（ソータ、綴じ装置など）に向け搬送させるとか、スイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対５に搬送される。
【００７９】
また、本発明のプロセスカートリッジは、少なくとも、像担持体１１と、帯電装置、現像装置、クリーニング装置１４の中から選択される１以上の装置とが一体に支持されて、画像形成装置２００に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、用いられるトナーの平均円形度Ψが０．９３〜０．９９であって、摩擦係数μｓ≦３．６−３．３×平均円形度Ψの関係を満足することによって、平均円形度Ψが大きいトナーであっても、像担持体１１の摩擦係数を小さくすることで、クリーニング性を向上させ、高品位の画像を得ることができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置では、トナー形状と像担持体の摩擦係数を制御することで、転写性を向上させ、さらに、クリーニング性を向上させ、地汚れ等の発生のない、高品位の画像を得ることができる。また、帯電部材を汚すこがないので、むらのない高品位の画像を得ることができる。また、像担持体・クリーニングブレードの寿命を延ばすことができる。
また、本発明のトナーでは、転写率を向上させ、忠実な転写性を得ることができる。また、本発明のプロセスカートリッジでは、像担持体・クリーニングブレードの寿命を延ばすことで、プロセスカートリッジの耐久性をよくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１における画像形成装置の画像形成部の構成を示す概略図である。
【図３】像担持体の摩擦係数の測定方法を説明するための図である。
【図４】コーティングバーとブラシ状ローラの構成を示す概略図である。
【図５】本発明の積層型像担持体の構成を示す概略断面図である。
【図６】像担持体と帯電部材の構成を示す概略図である。
【図７】形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
【図８】本発明のトナーの外形形状を示す概略図であり、図８（ａ）はトナーの外観であり、図８（ｂ）はトナーの断面図である。
【符号の説明】
１ 画像形成部
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 画像形成部
２ 光書込装置
３、４ 給紙カセット
５ レジストローラ対
６ 転写装置
６０ 転写ベルト
６１〜６８ 支持ローラ
７ 定着装置
８ 排紙トレイ
１１ 像担持体
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 各像担持体
１１１ 導電性支持体
１１２ 電荷発生層
１１３ 電荷輸送層
１１４ 保護層
１１５ 感光層
１２ 帯電装置
１２１ 帯電ローラ（帯電部材）
１２２ 帯電ローラクリーニングブラシ
１３ 現像装置
１４ クリーニング装置
１４１ クリーニングブレード
１４２ ブレード加圧スプリング
１４３ ブレード回動支点
１４４ ブラシ状ローラ
１４５ コーティングバー
１４６ ブラシ状ローラスクレーパー
１４７ バー加圧スプリング
１４８ 廃トナー回収コイル
１４９ 支持部材
１００ 記録部材
２００ 画像形成装置
Ａ ベルト走行方向
Ｂ 第１の排紙方向
Ｃ 第２の排紙方向
Ｄ 切換ガイド
Ｇ 間隙[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a laser beam printer, and a facsimile, and a process cartridge and a toner used in the image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a laser beam printer, and a facsimile, it is known that an electrostatic latent image is formed by charging a surface of a photoconductor as an image carrier to form an image. ing.
At present, in order to improve image quality in an image forming apparatus, a toner having a smaller particle diameter and a higher circularity is being promoted. In order to achieve these, there is a limit in the pulverization method conventionally used, and in recent years, a toner by a polymerization method is being adopted in order to achieve a further smaller particle size and higher circularity. As the polymerization method, there are a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, a dispersion polymerization method and the like, and all of them can produce a toner having a high circularity.
[0003]
On the other hand, it is known that a toner having a high circularity has poor cleaning properties. In particular, some toners produced by the polymerization method have a shape close to a true sphere (with an average circularity of 0.98 or more), and it is difficult to clean the toner by a cleaning method using a cleaning blade that is usually used for pulverized toner. This is because the toner easily slips through the cleaning blade because it rolls without being caught by the edge of the blade, and cleaning failure occurs. In addition to the blade cleaning, there are brush cleaning, magnetic brush cleaning, electrostatic brush cleaning, and the like as cleaning methods. In terms of cleaning performance and cost, a method of combining brush cleaning and blade cleaning is generally used. Numerous proposals have been made to improve the performance of removing toner with high degree.
[0004]
For example, in Patent Document 1, a pre-cleaning charging device that applies a charge of the same polarity as toner is provided on the image carrier upstream of the conductive brush, and the conductive brush has at least a polarity opposite to the charge of the pre-cleaning charging device. A bias applying means including a bias is added, and if necessary, a pre-cleaning exposure device is provided at the same position as the position of the pre-cleaning charging device or downstream of the pre-cleaning charging device and upstream of the conductive brush. By applying a charge of the same polarity as the toner to the image carrier with the pre-cleaning charging device, the charge of the carrier present on the surface of the image carrier in a small amount is neutralized, and the adhesive force between the carrier and the image carrier is reduced. What has been proposed is to make this happen. According to this, the carrier on the image carrier can be reliably removed by the conductive brush, the carrier can be prevented from reaching the blade portion, and the surface of the image carrier at the blade portion is not damaged. It is said that it can be. However, increasing the charge amount of the toner on the image carrier increases the electrostatic adhesion between the toner and the photoconductor, and makes blade cleaning difficult for toner having a high circularity. It contains.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873 discloses a cleaning device in which a DC voltage and an AC voltage are applied to a brush arranged upstream of the cleaning brush in the rotation direction of the photoconductor and downstream of the transfer device in the rotation direction of the photoconductor. Are provided with a DC power supply and an AC power supply that are applied to the brush while superimposing them on each other. According to this, the surface of the photoconductor is made to have the same polarity as the remaining developer, and the electrostatic adhesion of the developer to the photoconductor can be weakened, so that the cleaning property is improved. However, in this method, there is a problem that the life of the photoconductor may be affected because the surface potential of the photoconductor is inverted.
[0006]
Patent Document 3 proposes a cleaning blade in which a mixed powder material is applied to a blade edge of a cleaning blade. According to this, a good toner dam can be formed at the nip between the image carrier and the blade edge from the initial stage of use of the image forming apparatus, and even if a large amount of spherical toner is input to the blade edge, blade slippage may occur. It is not. However, it is difficult to uniformly apply the toner mixed powder material to the surface of the blade, and it is considered that the toner mixed powder material contains a portion that is difficult in terms of durability.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-107990
[Patent Document 2]
JP 08-248849 A
[Patent Document 3]
JP 2000-267536 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an image capable of obtaining a high-quality image stably by using a toner having a high average circularity with a good cleaning property and a good transfer rate. An object of the present invention is to provide a forming apparatus, a process cartridge used for the same, and a toner.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides an image carrier for forming a latent image, a charging device for charging the image carrier, and developing the latent image on the image carrier with toner. A developing device for forming a toner image, a transfer device for directly transferring the toner image to a recording member conveyed by a transfer belt, or a secondary transfer to a recording member after primary transfer onto a transfer belt, and a cleaning blade And a cleaning device having a brush-like roller, wherein the average circularity Ψ of the toner is 0.93 to 0.99, and the friction coefficient μs of the image carrier is a friction coefficient μs. The image forming apparatus satisfies the relationship of ≦ 3.6−3.3 × average circularity Ψ.
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the cleaning device applies the brush-like roller to the image carrier after scraping the rod-shaped fatty acid metal salt with a pressure of 500 mN or more. Image forming apparatus.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the cleaning device is an image forming device in which the fatty acid metal salt is zinc stearate.
A fourth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the image carrier has a friction coefficient μs in a range of 0.4 to 0.1. is there.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to fourth aspects, the cleaning device is an image forming device in which a rod-shaped fatty acid metal salt also serves as a flicker bar.
[0010]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the brush-like roller is made of conductive or semiconductive, and develops a latent image on the image carrier. The image forming apparatus is configured to apply a bias voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage having a polarity opposite to a charging polarity of toner remaining on an image carrier during image formation.
A seventh aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the image carrier has a protective layer containing a filler on the surface.
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the seventh aspect, in the image forming apparatus, the filler contained in the protective layer is alumina.
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to eighth aspects, the gap formed between the charging member and the image carrier is such that the charging member does not contact the toner. The image forming apparatus has a distance of 80 μm or less.
[0011]
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to ninth aspects, the toner has a volume average particle diameter (Dv) in a range of 3 to 8 μm, and a volume average particle diameter (Dv). An image forming apparatus in which the degree of dispersion defined by the ratio (Dv / Dn) between Dv) and the number average particle diameter (Dn) is in the range of 1.05 to 1.40.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the toner has a shape factor SF-1 within a range of 100 to 180, and a shape factor SF-2. The image forming apparatus ranges from 100 to 180.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, the toner has a spindle shape and a ratio of a major axis to a minor axis (r2 / r1) is 0.1. In the range of 5 to 0.8, the ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) is in the range of 0.7 to 1.0, and the relationship of major axis r1> minor axis r2 ≧ thickness r3 is satisfied. Image forming apparatus.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to twelfth aspects, the toner comprises a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, a polyester, a colorant, and a release agent. An image forming apparatus, which is a toner that causes a cross-linking and / or elongation reaction of a toner composition containing the same in an aqueous medium in the presence of resin fine particles.
According to a fourteenth aspect, in the image forming apparatus according to any one of the first to thirteenth aspects, the toner is an image forming apparatus to which silica and / or titania are added.
[0012]
According to a fifteenth aspect of the present invention, an image carrier for forming a latent image and one or more devices selected from a charging device, a developing device, and a cleaning device are integrally supported and attached to and detached from the image forming device. In a possible process cartridge, the toner has an average circularity ０．９ of 0.93 to 0.99 and a friction coefficient μs ≦ 3.6-3. The process cartridge satisfies the relationship of 3 × average circularity 円 形.
[0013]
An image carrier for forming a latent image, a charging device for charging the image carrier, and a developing device for developing the latent image on the image carrier with toner to form a toner image are provided. A transfer device for directly transferring a toner image to a recording member conveyed by a transfer belt, or a secondary transfer to a recording member after primary transfer onto a transfer belt, and a cleaning device in which a cleaning blade and a brush-like roller are disposed. The toner has an average circularity を of 0.93 to 0.99, and a coefficient of friction between the toner and the friction coefficient μs of the image carrier. The toner satisfies the relationship of μs ≦ 3.6−3.3 × average circularity Ψ.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image forming unit of the image forming apparatus in FIG. The image forming apparatus 200 includes four image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K for forming images of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). The image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K include image carriers 11Y, 11M, 11C, and 11K, a charging device 12, a developing device 13, and a cleaning device 14, respectively. The image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K are arranged such that the rotation axes of the image carriers 11Y, 11M, 11C, and 11K are parallel to each other and at a predetermined pitch in the moving direction of the recording member 100. And so on.
[0015]
A light source, a polygon mirror, an f-θ lens, a reflection mirror, and the like are provided above the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K, and based on image data, the surfaces of the image carriers 11Y, 11M, 11C, and 11K are formed. An optical writing device 2 that irradiates a laser beam while scanning it, a transfer conveyance belt 60 that carries a recording member 100 below and conveys the recording member 100 so as to pass through the transfer units of the image forming units 1Y, 1M, 1C and 1K. A transfer device 6 as a belt driving device having A fixing device 7, a paper discharge tray 8, and the like are provided beside the transfer device 6. The fixing device 7 is a belt fixing type fixing device 7 including a fixing belt stretched by a heating roller having a heating element therein and a driven roller, and a pressure roller having a heating element therein.
Paper feed cassettes 3 and 4 on which the recording member 100 is placed are provided below the image forming apparatus 200. Also, a manual feed tray MF for manually feeding paper from the side of the image forming apparatus 200 is provided. In addition, a toner supply container TC is provided, and a waste toner bottle, a duplex / reversing unit, a power supply unit, and the like (not shown) are also provided in a space S indicated by a two-dot chain line.
[0016]
As shown in FIG. 2, the image forming section 1 includes an image carrier 11, a charging device 12, a developing device 13 (not shown), and a cleaning device 14, which are integrated.
The average circularity Ψ of the toner used in the image forming apparatus 200 is in the range of 0.93 to 0.99. When the average circularity of the toner is as low as less than 0.93, it is difficult to obtain a high transfer rate or a high-quality image free of dust due to transfer. When the average degree of circularity exceeds 0.99, much time is required for the spheroidizing treatment, and the amount discarded by classification increases to lower the productivity, which is not practical.
The average circularity of the toner is a value obtained by optically detecting particles and dividing by the perimeter of an equivalent circle having the same projected area. Specifically, using a flow-type particle image analyzer (FPIA-2100: manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.), a surfactant was added as a dispersant to 100 to 150 mL of water from which impurity solids had been previously removed in a container. 0.1-0.5 mL is added, and about 0.1-9.5 g of a measurement sample is further added. The suspension in which the sample is dispersed is subjected to a dispersion treatment for about 1 to 3 minutes by an ultrasonic disperser, and the shape and distribution of the toner are measured at a dispersion liquid concentration of 3,000 to 10,000 particles / μL.
[0017]
Such a toner is subjected to thermal or mechanical sphering treatment in a toner produced by dry pulverization. Thermally, for example, the sphering process can be performed by spraying the toner base particles together with a hot air flow on an atomizer or the like. Further, mechanically, the mixture can be subjected to a spheroidizing treatment by mixing it with a mixing medium such as glass having a low specific gravity into a mixer such as a ball mill and stirring the mixture. However, in the thermal sphering process, toner base particles which aggregate and have a large particle size, or in the mechanical sphering process, fine powder is generated, so that another classification step is required. In the case of a toner manufactured in an aqueous solvent, the shape can be controlled by giving strong stirring in the step of removing the solvent.
[0018]
Furthermore, a relationship of friction coefficient μs ≦ 3.6-3.3 × average circularity 成立 is established between the average circularity ト ナ ー of the toner and the friction coefficient μs of the image carrier 11.
When the average circularity of the toner is increased, the toner is developed or transferred in a manner that faithfully corresponds to the developing electric field or the transfer electric field, so that a high-quality image is formed, and a high transfer rate is obtained. However, on the other hand, the toner on the image carrier 11 easily rolls, and gets into the gap between the cleaning blade 141 and the image carrier 11, which may cause a cleaning failure. Further, when the friction coefficient of the image carrier 11 decreases, the adhesive force with the toner decreases, and a high transfer rate can be obtained. Furthermore, the cleaning performance can be improved because the image carrier 11 can be separated from the image carrier 11 with a smaller force than staying on the image carrier 11 and rotating. However, on the other hand, the quality of the image such as the trailing edge of the toner image on the image carrier 11 being blurred by the scraping force of the magnetic brush is deteriorated.
Therefore, in order to improve a high-quality image, a high transfer rate and a cleaning property, the average circularity の of the toner is 0.93 to 0.99, and the friction coefficient μs of the image carrier 11 is μs ≦ 0.4. In addition, the relationship between the average circularity ト ナ ー of the toner and the friction coefficient μs of the image carrier 11 satisfies the above-described problem by establishing a relationship of friction coefficient μs ≦ 3.6-3.3 × average circularity Ψ. The point could be solved. If the friction coefficient μs is greater than this, cleaning failure occurs with toner having an average circularity of 0.93 to 0.99.
[0019]
Further, the coefficient of friction of the image carrier 11 is preferably 0.5 or less, and more preferably in the range of 0.4 to 0.1. By setting the friction coefficient to 0.5 or less, it is possible to suppress an increase in friction with the cleaning blade 141, and to suppress deformation or turning of the cleaning blade 141 and generation of squeal due to vibration of the cleaning blade 141. Further, it is more preferably 0.4 or less, more preferably 0.3 or less. On the other hand, if the friction coefficient is less than 0.1, a cleaning failure occurs in which the toner on the image carrier 11 slips through the cleaning blade 141 due to excessive sliding with the cleaning blade 141.
[0020]
Here, the friction coefficient of the image carrier 11 was measured by an Euler belt method as described below. FIG. 3 is a diagram for explaining a method of measuring the friction coefficient of the image carrier. In this case, a medium-quality high-quality paper as a belt is stretched around the drum circumference ド ラ ム of the image carrier 11 so that the paper gap is in the longitudinal direction, and a load of, for example, 0.98 N (100 gr) is applied to one of the belts. The force gauge is set on the other side, the force gauge is set, the force gauge is pulled, and the load at the time when the belt is moved is read, and the friction coefficient μs = 2 / π × 1n (F / 0.98) (where μ: static friction Coefficient, F: measured value). Note that the coefficient of friction of the image carrier 11 in the image forming apparatus 200 refers to a value when a steady state is established by image formation. This is because the coefficient of friction of the image carrier 11 is affected by other devices provided in the image forming apparatus 200, and thus changes from the value of the coefficient of friction immediately after image formation. However, the value of the coefficient of friction becomes almost constant when about 1,000 sheets of A4 size recording paper are formed. Therefore, the friction coefficient referred to here means the friction coefficient when the constant in the steady state.
[0021]
The cleaning device 14 of the image forming apparatus 200 includes a cleaning blade 141, a brush-like roller 144, and a waste toner collecting coil 148. The cleaning blade 141 and the brush-like roller 144 clean the toner remaining on the image carrier 11 after the transfer.
As a material of the cleaning blade 141, an elastomer such as a fluorine rubber, a silicone rubber, or a urethane rubber is used. In particular, urethane elastomers containing urethane rubber are preferred from the viewpoint of abrasion resistance, ozone resistance and stain resistance. Further, the cleaning blade 141 is attached to the support member 149 and disposed on the cleaning device 14. The support member 149 is not particularly limited, but metal, plastic, ceramic, or the like can be used. A metal plate is preferable because a certain degree of strength is applied to the support member 149, and particularly, a steel plate such as SUS, an aluminum plate, and a copper plate such as phosphor bronze are preferably used. As a method of attaching the cleaning blade 141 to the support member 149, a method of applying an adhesive to the support member 149, attaching the adhesive to each other by applying heat or pressure, or the like can be used. Further, the blade pressing spring 142 engaged with the supporting member is rotatable about a blade rotation fulcrum 143, and is urged against the image carrier 11 with a constant pressure.
[0022]
A reinforcing agent (carbon black, clay), a softening agent (paraffin oil), a heat resistance improving agent (antimony trioxide), and a coloring agent (titanium oxide) can be further added to the urethane elastomer. The cleaning blade 141 is manufactured as follows. A mold for the cleaning blade 141 is prepared, and a polyisocyanate, a polyol and a curing agent are mixed and stirred in a container to prepare. This is poured into a mold, heated to undergo a curing reaction to be cured, and then demolded to obtain a urethane rubber composition. The urethane rubber composition is cut into a blade by cutting or the like, and the end is processed to produce a blade-shaped molded product.
[0023]
The hardness (JIS-A) of the cleaning blade 141 of the cleaning device 14 is preferably in the range of 65 to 85 degrees. If the hardness is less than 65, the cleaning blade 141 is greatly deformed and it becomes difficult to clean the toner and the like. If the hardness is more than 85, cracks may occur at the tip of the cleaning blade 141. The cleaning blade 141 preferably has a thickness of 0.8 to 3.0 mm and a protrusion amount of 3 to 15 mm. The cleaning blade 141 of the cleaning device 14 is preferably fixed or integrally formed with the support member 149 in order to maintain a uniform contact angle and contact pressure.
Further, the contact pressure of the cleaning blade 141 when the cleaning device 14 is provided is preferably in the range of 10 to 60 gf / cm. When the contact pressure is less than 10 gf / cm, it is difficult to clean the toner having a particle diameter of less than 2 μm. When the contact pressure is more than 60 gf / cm, the tip of the cleaning blade is easily turned or bounded, and cleaning failure such as chatter is easily caused. The cleaning property decreases. The contact angle is preferably in the range of 5 to 25 degrees from the tangent at the contact position. If the contact angle is less than 5 degrees, poor cleaning due to slippage of the toner tends to occur, and if it exceeds 25 degrees, blade turning may occur during cleaning. The amount of the cleaning blade 141 biting into the image carrier 11 is preferably in the range of 0.1 to 2.0 mm. If the thickness is less than 0.1 mm, the area of contact between the cleaning blade 141 and the image carrier 11 is small, and cleaning failure occurs in which the toner slips through. If the thickness exceeds 2.0 mm, the frictional force with the image carrier 11 increases and the blade is turned up or bounded. Tends to occur. Further, cleaning failure such as squeal and chatter due to vibration of the blade occurs.
[0024]
The cleaning device 14 provided in the image forming apparatus 200 includes a brush-like roller 144 and cleans residual toner on the image carrier 11. After transferring the toner image to the recording member 100, the residual toner adhered to the surface of the image carrier 11 is cleaned to prevent the occurrence of cleaning failure. Further, the residual toner cleaned by the brush-like roller 144 is removed by the flicker, and the removed toner accumulated inside the main body cover 6 is stored in the waste toner bottle as waste toner by the recovery coil 148. The brush-like roller 144 is made of a metal core metal also serving as an electrode, and a brush of 5.0 (mm) and a conductive or semiconductive resin fiber having a thickness of 3 denier and a thickness of 3 deniers of 200,000 (pieces / inch). 2 ) And spirally wind the piled tape. The brush-like roller 144 rotates while contacting at a predetermined peripheral speed in the same direction as the rotation direction of the image carrier 11. Examples of the resin fibers of the brush include polyester resin, polypropylene, and the like in addition to nylon resin. Those made of nylon resin are preferable from the viewpoint of durability and durability of the effect. In addition, a metal powder such as carbon black, copper, or aluminum is added to adjust electric resistance. The type of brush implantation is roughly classified into a straight hair shape and a loop shape, and any of those having a slight difference in effect can be used.
[0025]
In addition, a voltage is applied from a power supply to the core metal of the brush-like roller 144, and cleaning can be performed by electrostatic force. This makes it possible to efficiently clean the residual toner.
During image formation for developing a latent image on the image carrier 11, a bias voltage in which an AC voltage is superimposed on a predetermined DC voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner remaining on the image carrier 11 is applied. Then, the residual toner is electrostatically attached to the brush roller 144 for cleaning. During non-image formation, a predetermined DC voltage having a polarity opposite to the polarity of the residual toner is applied to the brush-like roller 144. Thus, when the amount of toner is small, the bias voltage applied to the image carrier 11 can be minimized, and the life of the image carrier 11 can be extended.
[0026]
As shown in FIG. 2, the brush-like roller 144 collides with a solidified and rod-shaped coating bar 145 of a fatty acid metal salt applied with a pressure of 500 mN or more, and rubs the fatty acid metal salt on the brush. The brush-like roller 144 is rotated and then collides with the image carrier 11 to apply the fatty acid metal to the image carrier 11. The collision is preferably performed in the same direction. The fatty acid metal salt applied to the image carrier 11 from the brush is pressed by the cleaning blade 141 to form a uniform film on the cleaning blade 141 and the surface of the image carrier 11. By forming a film of a fatty acid metal salt on both sides of friction, smooth sliding can be achieved without abrasion. The friction coefficient of the image carrier 11 can be adjusted by the amount of the fatty acid metal salt applied. Further, a part of the film adheres to the toner and is cleaned, and is collected by the cleaning device 14 as waste toner. Therefore, in order to maintain the friction coefficient of the image carrier 11, a certain amount of fatty acid metal salt must be supplied.
If it is less than 500 mN, the amount of the fatty acid metal salt applied to the brush roller 144 is small, so that the amount of the fatty acid metal salt applied to the surface of the image carrier 11 is small, and the friction coefficient of the image carrier 11 may be reduced. Can not. Therefore, as shown in FIG. 2, the coating bar 145 is provided with a bar pressure spring 147, pressed against the brush-like roller 144, and brought into contact with a pressure of 500 mN or more to apply the fatty acid metal salt to the image carrier 11. .
[0027]
Examples of fatty acid metal salts include palmitic acid, heptadecylic acid, stearic acid, nonadecanoic acid, arachinic acid, behenic acid, lignoceric acid, serotinic acid, heptacosanoic acid, montanic acid, melissic acid, and lacceric acid. Examples of the metal salts include aluminum, manganese, cobalt, lead, calcium, chromium, copper, iron, magnesium, zinc, nickel, lithium, sodium, and strontium. Among them, metal palmitates such as aluminum palmitate, calcium palmitate, magnesium palmitate and the like, and metal stearate such as aluminum stearate, calcium stearate, magnesium stearate, zinc stearate, lead stearate and the like can be mentioned. . In particular, zinc stearate, which has a high cleavage property and reduces the friction coefficient, is preferable.
[0028]
Further, a brush-shaped roller scraper is in contact with the brush-shaped roller 144, and the scraper is disposed at a predetermined penetration amount with respect to the brush-shaped roller 144, and the cleaning roller 2 is removed from the image carrier 11. It functions as a flicker for scraping off the residual toner from the brush-like roller 144. As the scraper blade 4, a sheet-shaped PET sheet having a thickness of 0.2 (mm) and a free length of 4 (mm) is used.
[0029]
Here, the coating bar 145 of the solidified fatty acid metal salt can be used as a flicker without providing a brush-like roller scraper. FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the coating bar and the brush-like roller. If the penetration amount (l) of the coating bar 145 with respect to the brush-like roller 144 is increased, the load on the brush-like roller 144 is large, and the cleaning property of the toner is good at the beginning, but the hair falls and the durability is increased. Is reduced. Conversely, if the penetration amount (l) of the coating bar 145 with respect to the brush-like roller 144 is reduced, the cleaning property of the toner in the brush-like roller 144 is poor, and problems such as poor cleaning occur at the initial stage. The amount of penetration (l) into the brush-like roller 144 is appropriately determined within a range that does not cause these problems.
[0030]
In the image forming apparatus 200, the image carrier 11 has a protective layer 114 containing a filler on the surface. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the laminated image carrier of the present invention. A photosensitive layer 115 composed of a charge generation layer 112 containing a charge generation material as a main component and a charge transport layer 113 containing a charge transport material as a main component is formed on a conductive support 111. Further, a protective layer 114 is formed as a surface layer. The protective layer of the image carrier 11 contains a filler for the purpose of protecting the photosensitive layer 115 and improving durability. As a filler added to the protective layer 114, fine powder of a white metal oxide such as titanium oxide, silica, alumina, and magnesia can be used. Of these, alumina is particularly preferred. By including the filler in this manner, the strength and hardness of the protective layer 114 made of resin can be increased, and the polishing by the toner with the pressed cleaning blade 141 can be suppressed. Further, a fatty acid metal salt is applied on the protective layer 114 on the surface of the image carrier 11 to lower the coefficient of friction, so that the toner becomes slippery and the polishing force is reduced, thereby extending the life of the image carrier 11. Can be extended.
[0031]
The average particle size of the filler is preferably in the range of 0.1 to 0.8 μm. If the average particle size of the filler is too large, the exposure light is scattered by the protective layer 114, so that the resolving power is reduced and the image quality is reduced. If the average particle size of the filler is too small, the strength and hardness of the protective layer cannot be increased, and the wear resistance cannot be improved. In addition, the higher the whiteness, the smaller the attenuation of laser light.
The amount of the filler added to the protective layer 114 is preferably 10 to 40 wt%, more preferably 20 to 30 wt%. If the amount of the filler is less than 10 wt%, abrasion is large and the durability is inferior. If it exceeds 40 wt%, the attenuation of the laser beam is increased and the sensitivity is lowered, and the electric resistance is increased to reduce the potential attenuation and the residual potential is reduced. Is undesirably increased.
The protective layer 114 can be formed by dispersing a filler and a binder resin using an appropriate solvent, and applying the dispersion onto the photosensitive layer 115 by a spray coating method. As the binder resin and the solvent used for the protective layer 114, the same materials as those for the charge transport layer 113 can be used. The thickness of the protective layer 114 is preferably 3 to 10 μm. To the protective layer 114, a charge transport material, an antioxidant, or the like can be added.
[0032]
In addition to the protective layer 114, the conductive support 111 has a volume resistance of 10%. 10 A material having a conductivity of Ωcm or less, for example, a material obtained by processing a metal such as aluminum or stainless steel into a tube, or a material obtained by processing a metal such as nickel into an endless belt is used.
The charge generation layer 112 is a layer containing a charge generation material as a main component, and typical examples of the charge generation material include a monoazo pigment, a disazo pigment, a trisazo pigment, and a phthalocyanine-based pigment. These charge generation materials are dispersed together with a binder resin such as polycarbonate using a solvent such as tetrahydrofuran or cyclohexanone, and formed by applying a dispersion. The coating is performed by a dip coating method, a spray coating method, or the like. The thickness of the charge generation layer 112 is usually 0.01 to 5 μm, preferably 0.1 to 2 μm.
[0033]
The charge transporting layer 113 can be formed by dissolving or dispersing a charge transporting material and a binder resin in a suitable solvent such as tetrahydrofuran, toluene, dichloroethane, and the like, and applying and drying this. If necessary, a plasticizer, a leveling agent, and the like can be added. Electron transporting materials such as chloranil, bromanil, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, and oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, triphenylamine derivatives, phenylhydrazones, α-phenylstilbene derivatives, and the like as charge transport materials. And a hole transport material.
Examples of the binder resin used for the charge transport layer 113 together with the charge transport material include a thermoplastic or thermosetting resin such as a polyester resin, a polyarylate resin, and a polycarbonate resin. The thickness of the charge transport layer 113 may be appropriately selected in the range of 5 to 30 μm according to desired characteristics of the photoconductor.
Further, an undercoat layer can be formed on the image carrier 11 between the conductive support 111 and the photosensitive layer 115.
[0034]
In the image forming apparatus 200, the gap formed between the charging roller 121 serving as a charging member and the image carrier 11 is a distance that does not make contact, and is 80 μm or less. FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the image carrier and the charging member. The shape of the charging roller 121 is not particularly limited, and may be fixed and disposed in a semi-cylindrical shape. The charging roller 121 may have a cylindrical shape, and both ends may be rotatably supported by gears or bearings. As described above, when the charging roller 121 is formed so as to gradually separate from the closest portion to the image carrier 11 in the moving direction of the image carrier 11 in the moving direction, the image carrier 11 is more uniformly charged. Can be done. In particular, the columnar shape and the curved surface enable uniform charging of the image carrier 11.
[0035]
The toner remaining on the image carrier 11 after development is cleaned by a cleaning device 14 provided opposite to the image carrier 11, but it is difficult to completely remove the toner. And is conveyed to the charging device 12. A film of a fatty acid metal salt is formed on the image carrier 11, and when the toner passes through the cleaning blade 141 pressed against the image carrier 11, the fatty acid metal salt adheres to the toner surface. If the particle size of the toner is larger than the gap G, the toner and the charging roller 121 come into contact with each other, and the fatty acid metal salt adheres to the surface of the charging roller 121. The fatty acid metal salt adheres unevenly to the surface of the charging roller 121, causing uneven discharge, and the formed image becomes an abnormal image such as uneven density. Therefore, it is preferable that the gap G is larger than the maximum particle size of the toner used in the image forming apparatus 200.
Further, the space formed by the charging roller 121 and the image carrier 11 becomes narrower, and the discharge products formed in the discharge space stay in this space. This causes deterioration of the image carrier 11 over time. Therefore, it is preferable to reduce the discharge energy to reduce the generation of discharge products and to form a space in which air does not stay. For this purpose, the gap G is preferably 80 μm or less and preferably in the range of 20 to 50 μm, and is preferably at least larger than the maximum particle size of the toner used.
[0036]
The charging roller 121 has a structure including a shaft portion made of a metal core at the center, and a main body portion having a middle resistance layer outside the surface portion and a surface layer as the outermost layer outside the shaft portion. The shaft portion is made of, for example, stainless steel having a diameter of 8 to 20 mm, a metal having high rigidity and conductivity of aluminum, or 1 × 10 3 Ω · cm or less, preferably 1 × 10 2 It is made of a conductive resin or the like having a high rigidity of Ω · cm or less. Medium resistance layer is 1 × 10 5 Ω · cm to 1 × 10 9 It is preferable to have a volume resistivity of Ω · cm and a thickness of about 1 to 2 mm. The surface layer is 1 × 10 6 Ω · cm to 1 × 10 10 A thickness of about 10 μm is preferable at a volume resistivity of Ω · cm. It is preferable that the volume resistivity of the surface layer is higher than the electric resistivity of the medium resistance layer.
[0037]
Further, in the image forming apparatus of the present invention, the smaller the volume average particle diameter Dv of the toner is, the better the fine line reproducibility can be improved. However, when the particle size is small, the cleaning property is reduced. In particular, when 20% or more of toner having a particle size of 2 μm or less is present, the amount of toner having a small particle diameter that is difficult to be developed on the surface of the magnetic carrier or the developing roller increases. Insufficiently, the amount of the reverse charging toner increases, and the background stain is caused to lower the image quality.
[0038]
The particle size distribution represented by the ratio (Dv / Dn) between the volume average particle size Dv and the number average particle size Dn is preferably in the range of 1.05 to 1.40. By sharpening the particle size distribution, the toner charge amount distribution becomes uniform and the background fog can be reduced. When Dv / Dn exceeds 1.40, it becomes difficult to obtain a high-quality image because the charge amount distribution of the toner is widened. If Dv / Dn is less than 1.05, the production is difficult and not practical. The particle size of the toner was measured using a Coulter Counter Multisizer (manufactured by Coulter Co., Ltd.), and an aperture having a measurement hole size of 50 μm was selected and used in accordance with the particle size of the toner to be measured. This was done by measuring the average of the particle size of the particles.
[0039]
Further, the toner preferably has a shape factor SF-1 in the range of 100 or more and 180 or less and a shape factor SF-2 in the range of 100 or more and 180 or less. FIG. 7 is a diagram schematically illustrating the shape of the toner for explaining the shape factor SF-1 and the shape factor SF-2. The shape factor SF-1 indicates the ratio of the roundness of the toner shape, and is represented by the following equation (2). The value is obtained by dividing the square of the maximum length MXLNG of the shape formed by projecting the toner on the two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100π / 4.
SF-1 = ｛(MXLNG) 2 / AREA ×× (100π / 4) ... Equation (2)
When the value of SF-1 is 100, the shape of the toner becomes a true sphere, and as the value of SF-1 increases, the shape becomes more irregular.
The shape factor SF-2 indicates the ratio of irregularities in the shape of the toner, and is represented by the following equation (3). It is a value obtained by dividing the square of the perimeter PERI of the figure formed by projecting the toner onto the two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100π / 4.
SF-2 = ｛(PERI) 2 /AREA｝×(100π/4)...Equation (3)
When the value of SF-2 is 100, no irregularities are present on the toner surface. As the value of SF-2 increases, the irregularities on the toner surface become more remarkable.
Specifically, the shape factor is measured by taking a photograph of the toner with a scanning electron microscope (S-800: manufactured by Hitachi, Ltd.), introducing the photograph into an image analyzer (LUSEX3: manufactured by Nireco), and analyzing it. Calculated.
[0040]
When the shape of the toner is close to spherical, the contact between the toner and the toner or the image carrier 11 becomes a point contact, so that the attraction force between the toners is weakened, and as a result, the fluidity increases, and The attraction force with the carrier 11 is weakened, and the transfer rate is increased. However, the cleaning blade 141 enters the gap between the cleaning blade 141 and the image carrier 11 and the cleaning blade 141 easily passes over the toner. Therefore, the shape factors SF-1 and SF-2 of the toner are preferably 100 or more. Further, when SF-1 and SF-2 are large, the toner is scattered on the image, and the image quality is reduced. For this reason, SF-1 preferably does not exceed 180, and SF-2 preferably does not exceed 180.
[0041]
Further, the toner used in the image forming apparatus 200 may have a spindle shape. FIGS. 7A and 7B are schematic views showing the outer shape of the toner of the present invention, FIG. 7A is an external view of the toner, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the toner. In FIG. 7A, the X axis represents the long axis r1 of the longest axis of the toner, the Y axis represents the short axis r2 of the next long axis, the Z axis represents the thickness r3 of the shortest axis, and the long axis r1 > Short axis r2 ≧ thickness r3.
This toner has a ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) of 0.5 to 0.8, and a ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) of 0.7 to 1.0. Spindle shape. If the ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) is less than 0.5, the cleaning properties are high because the shape is separated from a true sphere, but the dot reproducibility and the transfer efficiency are poor, so that it is difficult to obtain a high-quality image. .
If the ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) exceeds 0.8, the shape becomes close to a sphere, so that poor cleaning may occur especially in a low-temperature and low-humidity environment. If the ratio (r3 / r2) of the thickness to the minor axis is less than 0.7, the toner is almost flat and has little dust like an irregular toner, but does not provide a high transfer rate like a spherical toner. In particular, when the ratio of the thickness to the short axis (r3 / r2) is 1.0, the rotating body has the long axis as the rotation axis. By adopting a spindle shape similar to this, the shape is neither irregular nor flat, nor true spherical, and all of the triboelectricity, dot reproducibility, transfer efficiency, dust prevention, and cleaning properties that both shapes have It will be a satisfactory shape.
[0042]
In this spindle-shaped toner, the average value of the major axis r1 of the toner is in the range of 5 to 9 μm, the average value of the minor axis r2 is in the range of 2 to 6 μm, and the average value of the thickness r3 is 2 It is preferable that the relationship of major axis r1> minor axis r2 ≧ thickness r3 is satisfied in the range of ６6 μm.
If the major axis r1 of the toner is less than 5 μm, the cleaning property is low, and cleaning with the cleaning blade 141 is difficult. If the major axis r1 of the toner exceeds 9 μm, the toner may be crushed when mixed with the magnetic carrier. When the pulverized fine particle size toner adheres to the surface of the magnetic carrier, frictional charging with other toners is inhibited, so that the toner charge amount distribution is widened, and background stain such as fogging occurs. The above-mentioned crushing phenomenon also occurs in the developing roller instead of the magnetic carrier. If the minor axis r2 of the toner is less than 2 μm, the reproducibility of fine lines in development and the transfer rate in transfer will be low. Further, it becomes easy to be crushed when mixed with the magnetic carrier. If the short axis r2 of the toner exceeds 6 μm, the cleaning property is reduced and cleaning with the cleaning blade 141 is difficult. When the thickness r3 of the toner is less than 2 μm, the toner is easily crushed when mixed with the magnetic carrier. If the thickness r3 of the toner exceeds 6 μm, the shape becomes close to a true sphere, so that image quality deterioration such as dust may occur in the electrostatic development method and the electrostatic transfer method.
The size of the toner thus far was measured with a scanning electron microscope (SEM) while changing the angle of view and observing the spot.
[0043]
The shape of the toner can be controlled by a manufacturing method. For example, a toner obtained by a dry pulverization method has an irregular shape in which the toner surface is uneven and the toner shape is not constant. Even with this dry pulverization method toner, a toner close to a true sphere can be obtained by applying a mechanical or thermal treatment. A toner produced by a method of producing a toner by forming droplets by a suspension polymerization method or an emulsion polymerization method often has a smooth surface and a shape close to a true sphere. First, a toner having a fine particle diameter is produced, and the resulting toner is aggregated into an irregular shape having irregularities such as a potato shape. Or it can be made into a flat shape.
A spherical toner has low cleaning properties. This is because the toner on the image carrier 11 easily rolls due to the smooth surface of the toner, and gets into the gap between the cleaning blade 141 and the image carrier 11. In particular, a toner having a spherical shape formed by a wet polymerization method has few irregularities on its surface, so that cleaning failure may occur. In this respect, by using the spindle-shaped toner, the rotation axis (the X-axis in FIG. 7) that easily rolls on the image carrier 11 is limited as compared with the spherical toner. it can.
[0044]
In the electrostatic transfer method, the spherical toner on the image carrier 11 has a smooth surface, good powder fluidity, and the adhesion between the toner particles or between the toner particles and the image carrier 11. Since the contact force is small, the transfer rate is high because the sheet is easily affected by the line of electric force and the image is easily transferred faithfully along the line of electric force. However, when the recording member 100 separates from the image carrier 11, a high electric field is generated between the image carrier 11 and the recording member 100 (burst phenomenon), and the toner on the recording member 100 and the image carrier 11 is disturbed. Toner on the recording member 100 is generated. Spherical toner, which is susceptible to the lines of electric force, often generates dust and degrades image quality.
In addition, irregular toners and flat toners have irregularities and are hardly affected by the lines of electric force of the toner, and transfer hardly occurs along the lines of electric force. However, the adhesive force between the toner particles is large, and the toner dots transferred to the recording member 100 are not easily broken by external force or the like, and the generation of dust due to the burst phenomenon is suppressed.
The spindle-shaped toner has a smooth and moderate fluidity on its surface, so it is susceptible to the line of electric force, and easily transfers along the line of electric force, so that the transfer rate is high. Further, in the spindle shape, since the rotation axis that easily rolls is limited, the toner particles hardly scatter from the toner dots on the recording member 100 due to the burst phenomenon, so that a high-quality image can be obtained.
[0045]
In the electrostatic developing method, a magnetic carrier or a spherical toner on the developing roller is easily affected by the lines of electric force, and is developed faithfully along the lines of electric force of the electrostatic latent image. When reproducing minute latent image dots, fine and uniform toner arrangement is easy to obtain, so that fine line reproducibility is improved. However, in the contact developing method, the developed toner on the image carrier 11 is a magnetic brush or a developing brush. Since the image is moved by being rubbed by the roller, image quality deterioration such as dust tends to occur.
With irregular shaped toner and flat toner on the magnetic carrier or developing roller, the powder fluidity is poor, and the lines of electric force of the latent image do not act smoothly on individual toner particles, so toner dots are formed during development. In this case, it is difficult to faithfully develop the image because it is not arranged neatly, and the reproducibility of fine lines is low.
Since the spindle-shaped toner has an appropriately adjusted powder fluidity, the toner is developed faithfully along the lines of electric force of the electrostatic latent image, so that fine line reproducibility is high. The removed toner hardly moves even when rubbed with a magnetic brush or a developing roller, so that it is possible to obtain a high-quality image with little image quality deterioration such as dust.
[0046]
This toner requires that a substance for protecting the surface is fixed on the surface of the toner. The shape of this toner is a spindle shape, and the rotation axis that easily rolls is limited, and is the X axis in FIG. Therefore, on the carrier or the developing roller, or on the image carrier 11, this toner is rotated exclusively by the X axis. Therefore, there is a problem that the hatched portion in FIG. 7 is likely to be deteriorated by contact with others. More specifically, a low-softening substance such as wax exudes from the deteriorated portion of the toner, thereby contaminating the carrier, the developing roller, the image carrier 11, and the contact charging unit. Therefore, as a protective substance for protecting the toner surface for protecting the toner surface, hard material powders such as boron, silicon, titanium, zirconium, carbide of tungsten, nitride of titanium, boron, and zirconium can be cited. By fixing these toner surface protective substances to the toner surface, the toner surface protective substances are released from the toner surface and adhere to the carrier, the developing roller, the image carrier 11, the contact charging means, etc., or damage them. Prevent ripping. For that purpose, it is necessary to give an external force stronger than a general external additive mixing device (condition).
In the present invention, besides the above, a charge control agent can be used as a protective substance for protecting the toner surface. This is because, at the same time as protecting the surface of the toner, the surface of the toner is positively provided with a triboelectric charging function, thereby stabilizing the triboelectric charging. These may be used together.
[0047]
Hereinafter, the constitution of the toner and the constituent materials will be described.
This toner has a charge control agent coated and fixed on the surface, but is a toner having a toner binder, a colorant, and a release agent. The release agent is present near the toner surface, and together with the charge control agent on the surface. It is preferable that organic fine particles are coated and fixed, and an external additive is added to the surface.
It is preferable to use a modified polyester as the toner binder.
The modified polyester refers to a state in which a bonding group other than an ester bond is present in the polyester resin, or a resin component having a different configuration is bonded to the polyester resin by a covalent bond, an ionic bond, or the like. For example, those obtained by reacting a polyester terminal with something other than an ester bond. Specifically, it refers to a product obtained by introducing a functional group such as an isocyanate group which reacts with an acid group or a hydroxyl group into a terminal and further reacting with an active hydrogen compound to modify the terminal.
[0048]
Examples of the modified polyester (i) include a reaction product of a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group and an amine (B). Examples of the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group include a polycondensate of a polyol (1) and a polycarboxylic acid (2), which is obtained by further reacting a polyester having an active hydrogen group with a polyisocyanate (3). No. Examples of the active hydrogen group contained in the polyester include a hydroxyl group (alcoholic hydroxyl group and phenolic hydroxyl group), an amino group, a carboxyl group, a mercapto group, and the like. Of these, an alcoholic hydroxyl group is preferable.
[0049]
Examples of the polyol (1) include a diol (1-1) and a polyol having a valence of 3 or more (1-2), and (1-1) alone or a mixture of (1-1) and a small amount of (1-2). Mixtures are preferred. Examples of the diol (1-1) include alkylene glycol (ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, etc.); alkylene ether glycol (diethylene glycol). , Triethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, etc.); alicyclic diols (1,4-cyclohexane dimethanol, hydrogenated bisphenol A, etc.); bisphenols (bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, etc.); alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) adduct of the above alicyclic diol; Alkylene oxide phenol compound (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.), etc. adducts. Of these, preferred are alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms and alkylene oxide adducts of bisphenols, and particularly preferred are alkylene oxide adducts of bisphenols, and alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms. Is a combination of Examples of the trihydric or higher polyol (1-2) include polyhydric aliphatic alcohols having 3 to 8 or more valences (such as glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, and sorbitol); (Such as trisphenol PA, phenol novolak, and cresol novolak); and the above-mentioned trivalent or higher polyphenols alkylene oxide adducts.
[0050]
Examples of the polycarboxylic acid (2) include a dicarboxylic acid (2-1) and a trivalent or higher polycarboxylic acid (2-2), and (2-1) alone or (2-1) and a small amount of ( The mixture of 2-2) is preferred. Examples of the dicarboxylic acid (2-1) include alkylenedicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, sebacic acid, etc.); alkenylene dicarboxylic acids (maleic acid, fumaric acid, etc.); aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid). , Naphthalenedicarboxylic acid, etc.). Of these, preferred are alkenylene dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms. Examples of the trivalent or higher polycarboxylic acid (2-2) include aromatic polycarboxylic acids having 9 to 20 carbon atoms (such as trimellitic acid and pyromellitic acid). The polycarboxylic acid (2) may be reacted with the polyol (1) using the above-mentioned acid anhydride or lower alkyl ester (eg, methyl ester, ethyl ester, isopropyl ester).
The ratio of the polyol (1) to the polycarboxylic acid (2) is usually 2/1 to 1/1, preferably 1, as the equivalent ratio [OH] / [COOH] of the hydroxyl group [OH] and the carboxyl group [COOH]. It is from 5/1 to 1/1, more preferably from 1.3 / 1 to 1.02 / 1.
[0051]
Examples of the polyisocyanate (3) include aliphatic polyisocyanates (such as tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and 2,6-diisocyanatomethylcaproate); alicyclic polyisocyanates (such as isophorone diisocyanate and cyclohexylmethane diisocyanate); Aromatic diisocyanates (such as tolylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate); araliphatic diisocyanates (such as α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate); isocyanurates; And a combination of two or more of these.
The ratio of the polyisocyanate (3) is usually 5/1 to 1/1, preferably 4/1, as the equivalent ratio [NCO] / [OH] of the isocyanate group [NCO] and the hydroxyl group [OH] of the hydroxyl group-containing polyester. It is 1 to 1.2 / 1, more preferably 2.5 / 1 to 1.5 / 1. If [NCO] / [OH] exceeds 5, the low-temperature fixability deteriorates. If the molar ratio of [NCO] is less than 1, the urea content in the modified polyester becomes low, and the hot offset resistance deteriorates. The content of the polyisocyanate (3) component in the prepolymer (A) having an isocyanate group at the terminal is usually 0.5 to 40 wt%, preferably 1 to 30 wt%, and more preferably 2 to 20 wt%. If the content is less than 0.5 wt%, the hot offset resistance is deteriorated and the heat storage stability and the low-temperature fixability are both disadvantageous. On the other hand, if it exceeds 40 wt%, the low-temperature fixability deteriorates.
[0052]
The isocyanate group contained in one molecule in the prepolymer (A) having an isocyanate group is usually at least 1, preferably 1.5 to 3 on average, and more preferably 1.8 to 2.5 on average. It is. If the number is less than one per molecule, the molecular weight of the urea-modified polyester becomes low, and the hot offset resistance deteriorates.
Examples of the amines (B) include diamines (B1), triamine or higher polyamines (B2), amino alcohols (B3), aminomercaptans (B4), amino acids (B5), and those obtained by blocking amino groups of B1 to B5. (B6) and the like. Examples of the diamine (B1) include aromatic diamines (phenylenediamine, diethyltoluenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, etc.); alicyclic diamines (4,4′-diamino-3,3′dimethyldicyclohexylmethane, diaminecyclohexane, And aliphatic diamines (such as ethylenediamine, tetramethylenediamine, and hexamethylenediamine). Examples of the trivalent or higher polyamine (B2) include diethylenetriamine and triethylenetetramine. Examples of the amino alcohol (B3) include ethanolamine and hydroxyethylaniline. Examples of the aminomercaptan (B4) include aminoethylmercaptan and aminopropylmercaptan. Examples of the amino acid (B5) include aminopropionic acid and aminocaproic acid. Examples of the product obtained by blocking the amino group of B1 to B5 (B6) include ketimine compounds and oxazoline compounds obtained from the amines and ketones (such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone) of B1 to B5. Preferred of these amines (B) are B1 and a mixture of B1 and a small amount of B2.
[0053]
Further, if necessary, the molecular weight of the urea-modified polyester can be adjusted by using an elongation terminator. Examples of the elongation terminator include monoamines (diethylamine, dibutylamine, butylamine, laurylamine and the like), and those obtained by blocking them (ketimine compounds).
The ratio of the amines (B) is defined as the equivalent ratio [NCO] / [NHx] of the isocyanate groups [NCO] in the prepolymer (A) having isocyanate groups and the amino groups [NHx] in the amines (B). , Usually from 1/2 to 2/1, preferably from 1.5 / 1 to 1 / 1.5, more preferably from 1.2 / 1 to 1 / 1.2. When [NCO] / [NHx] is more than 2 or less than 1/2, the molecular weight of the urea-modified polyester (i) becomes low, and the hot offset resistance deteriorates. In the present invention, the polyester (i) modified with a urea bond may contain a urethane bond together with a urea bond. The molar ratio of the urea bond content to the urethane bond content is usually from 100/0 to 10/90, preferably from 80/20 to 20/80, and more preferably from 60/40 to 30/70. When the molar ratio of the urea bond is less than 10%, the hot offset resistance deteriorates.
[0054]
This urea-modified polyester (i) is produced by a one-shot method or a prepolymer method. The weight average molecular weight of the urea-modified polyester (i) is usually 10,000 or more, preferably 20,000 to 10,000,000, and more preferably 30,000 to 1,000,000. At this time, the peak molecular weight is 1,000 to 10,000, and when the peak molecular weight is less than 1,000, the elongation reaction is difficult and the elasticity of the toner is small, and as a result, the hot offset resistance deteriorates. On the other hand, if it is 10,000 or more, a problem in production becomes high in fixing property reduction, particle formation and pulverization. The number-average molecular weight of the urea-modified polyester is not particularly limited when unmodified polyester (ii) described later is used, and may be a number-average molecular weight that is easily obtained to obtain the weight-average molecular weight. When the urea-modified polyester (i) is used alone, the number average molecular weight is usually 20,000 or less, preferably 1,000 to 10,000, and more preferably 2,000 to 8,000. If it exceeds 20,000, the low-temperature fixability and the gloss when used in a full-color device deteriorate.
[0055]
This toner can contain not only the polyester (i) modified with a urea bond alone, but also the unmodified polyester (ii) together with the polyester (i) as a toner binder component. The combined use of the polyester (ii) improves the low-temperature fixability and the gloss when used in a full-color device, and is more preferable than use alone. Examples of the polyester (ii) include the same polycondensates of the polyol (1) and the polycarboxylic acid (2) as the polyester component of the polyester (i), and preferred ones are also the same as the polyester (i). Further, the polyester (ii) may be not only an unmodified polyester but also a polyester modified with a chemical bond other than a urea bond, for example, a modified urethane bond. It is preferable that at least a part of the polyester (i) and the polyester (ii) are compatible with each other in view of low-temperature fixability and hot offset resistance. Accordingly, the polyester component of the polyester (i) and the polyester (ii) preferably have similar compositions. When polyester (ii) is contained, the weight ratio of polyester (i) to polyester (ii) is usually 5/95 to 80/20, preferably 5/95 to 30/70, and more preferably 5/95 to 25 /. 75, particularly preferably 7/93 to 20/80. If the weight ratio of the polyester (i) is less than 5% by weight, the hot offset resistance deteriorates and the heat storage stability and the low-temperature fixability are disadvantageous. The peak molecular weight of the polyester (ii) is generally 1,000 to 10,000, preferably 2,000 to 8,000, and more preferably 2,000 to 5,000. If it is less than 1,000, the heat-resistant preservability deteriorates, and if it exceeds 10,000, the low-temperature fixability deteriorates. The hydroxyl value of the polyester (ii) is preferably 5 or more, more preferably 10 to 120, and particularly preferably 20 to 80. If it is less than 5, it is disadvantageous in terms of compatibility between heat-resistant storage stability and low-temperature fixability. The acid value of the polyester (ii) is 1 to 5, preferably 2 to 4. Since a high acid value wax is used as a release agent, a low acid value binder leads to electrification and high volume resistance as a binder, so that it is easy to match with a two-component toner.
[0056]
In this toner, the glass transition point (Tg) of the toner binder is 40 to 70C, preferably 55 to 65C. When the glass transition point is lower than 40 ° C., the heat-resistant storage stability of the toner deteriorates, and when the glass transition point exceeds 70 ° C., the low-temperature fixability becomes insufficient. Due to the coexistence of the urea-modified polyester resin, the heat-resistant storage stability tends to be good even when the glass transition point is low as compared with known polyester-based toners.
[0057]
In addition, the toner preferably has a release agent near the toner surface. This is because the binding portion of the polar group in the toner binder, particularly the modified polyester, causes negative adsorption at the interface with the release agent, and the release agent having a low polarity can be stably dispersed. Further, particularly when the toner composition is dissolved / dispersed in an organic solvent and dispersed in an aqueous medium to obtain toner particles, a highly polar binding portion exhibits a slight affinity with water and becomes close to the toner surface. Although it selectively migrates, it can prevent the release agent particles from being exposed on the surface. Of the release agents dispersed and present in the toner, in particular, the release agent is dispersed in the vicinity of the surface of the toner in an amount of 80% by number or more of the entire release agent, so that a sufficient release agent at the time of fixing can be obtained. It is possible to exude, so-called oil-less fixing, which does not require a fixing oil, is also possible for a particularly glossy color toner.Moreover, under normal conditions of use, since there are few release agents on the toner surface, Excellent durability, stability and storage stability.
[0058]
If the area occupied by the release agent in the region from the surface of the toner up to 1 μm inside is less than 5%, the offset resistance may be insufficient and more than 40%. In such a case, heat resistance and durability may be insufficient.
The distribution of the release agent dispersion diameter in the toner is such that 70% by number of particles having a size of 0.1 to 3 μm is more preferable, and 70% by number or more of particles having a size of 1 μm to 2 μm is more preferable. If there are many particles smaller than 0.1 μm, sufficient releasability cannot be exhibited. Further, if the number of particles is larger than 3 μm, not only the agglomeration property is exhibited, the fluidity is deteriorated, filming occurs, but also the color reproducibility and gloss of the color toner are remarkably reduced. Further, the dispersion state of the release agent can be controlled by controlling the energy of dispersion of the release agent in the medium and adding an appropriate dispersant. The release agent achieves its purpose by quickly exuding on the toner surface at the time of fixing. If the acid value is high, the function as a release agent is reduced. Therefore, in order to secure the function as a release agent, carnauba wax, rice wax, montan wax, a free fatty acid having an acid value of 5 KOH mg / g or less is required. It is particularly preferable to use a system ester wax or an ester wax.
[0059]
Further, by covering and fixing the surface of the toner with organic fine particles, it is possible to impart an effect such that the release agent exudes only at the time of fixing. Problems such as deterioration of the chargeability of the toner due to the release of the release agent from the surface are eliminated. As a method of coating and fixing the surface with organic fine particles, as a method of coating uniformly, there are a method of coating resin fine particles having a small particle diameter on the toner surface and heat-sealing the toner, and a method of coating in a liquid. It is not particularly limited.
[0060]
Further, in this toner, inorganic fine particles can be preferably used as an external additive for assisting fluidity, developability, and chargeability. In particular, hydrophobic silica and / or hydrophobic titania are preferred. The primary particle size of the inorganic fine particles is preferably from 5 μm to 2 μm, and particularly preferably from 5 μm to 500 μm. The specific surface area by the BET method is 20 to 500 m. 2 / G. The use ratio of the inorganic fine particles is preferably from 0.01 to 5% by weight of the toner, particularly preferably from 0.01 to 2.0% by weight.
Specific examples of other inorganic fine particles include, for example, alumina, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, zinc oxide, tin oxide, silica sand, clay, mica, wollastonite, diatomaceous earth, Examples thereof include chromium oxide, cerium oxide, pengara, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, and silicon nitride.
In addition, polymer-based fine particles such as polystyrene obtained by soap-free emulsion polymerization, suspension polymerization, or dispersion polymerization, polycondensation systems such as methacrylate and acrylate copolymers, silicone, benzoguanamine, and nylon, and thermosetting resins Polymer particles.
[0061]
Such a fluidizing agent can be subjected to a surface treatment to increase hydrophobicity and prevent deterioration of fluidity and charging properties even under high humidity. For example, silane coupling agents, silylating agents, silane coupling agents having a fluorinated alkyl group, organic titanate-based coupling agents, aluminum-based coupling agents, silicone oil, modified silicone oil, and the like are preferable surface treatment agents. .
Examples of the cleaning property improver for removing the developer after transfer remaining on the image carrier 11 and the primary transfer medium include fatty acid metal salts such as zinc stearate, calcium stearate, and stearic acid, for example, fine particles of polymethyl methacrylate, polystyrene Polymer fine particles produced by soap-free emulsion polymerization of fine particles and the like can be mentioned. The polymer fine particles preferably have a relatively narrow particle size distribution and a volume average particle size of 0.01 to 1 μm.
[0062]
In addition, as the colorant of the toner, all known dyes and pigments can be used. For example, carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow , Yellow iron oxide, loess, graphite, titanium yellow, polyazo yellow, oil yellow, Hansa yellow (GR, A, RN, R), Pigment yellow L, benzidine yellow (G, GR), permanent yellow (NCG), Vulcan Fast Yellow (5G, R), Tartrazine Lake, Quinoline Yellow Lake, Anthrazan Yellow BGL, Isoindolinone Yellow, Bengala, Lead Tan, Lead Vermilion, Cadmium Red, Cadmium Mercury Red, Antimony Vermilion, Permanent Red 4R, Para Red, Faise Red, Lachlor Ortho Nitroaniline Red, Risor Fast Scarlet G, Brilliant Fast Scarlet, Brilliant Carmine Min BS, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Faster Rubin B, Brilliant Scarlet G, Lisor Rubin GX , Permanent Red F5R, Brilliant Carmine 6B, Pigment Scarlett 3B, Bordeaux 5B, Toluidine Maroon, Permanent Bordeaux F2K, Helio Bordeaux BL, Bordeaux 10B, Bon Maroon Light, Bon Maroon Medium, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Rhodamine Lake Y , Alizarin Lake, Thioindigo Red B, Thioindigo Maroon, Oil Red, Quinacridon Red , Pyrazolone red, polyazo red, chrome vermillion, benzidine orange, perinone orange, oil orange, cobalt blue, cerulean blue, alkali blue lake, peacock blue lake, victoria blue lake, metal-free phthalocyanine blue, phthalocyanine blue, fast sky blue, Indanthrene blue (RS, BC), indigo, ultramarine, navy blue, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt violet, manganese violet, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, Emerald Green, Pigment Green B, Naphthol Green B, Green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green lakes, phthalocyanine greens, anthraquinone greens, titanium oxide, zinc white, lithobon and mixtures thereof can be used. The content of the colorant is usually 1 to 15% by weight, preferably 3 to 10% by weight based on the toner.
[0063]
Further, the coloring agent can be used as a masterbatch combined with a resin. Examples of the binder resin to be manufactured or kneaded together with the master batch include, in addition to the above-mentioned modified and unmodified polyester resins, polymers of styrene such as polystyrene, poly p-chlorostyrene, and polyvinyl toluene, and polymers substituted with styrene; Styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-vinylnaphthalene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer Styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α- Chloromethyl methacrylate copolymer, Tylene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-indene copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic Styrene copolymers such as acid ester copolymers; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, epoxy resin, epoxy polyol resin, polyurethane, polyamide, polyvinyl butyral, poly Acrylic resin, rosin, modified rosin, terpene resin, aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, aromatic petroleum resin, chlorinated paraffin, paraffin wax, etc. can be used alone or in combination. You.
[0064]
The masterbatch can be obtained by mixing and kneading the resin for the masterbatch and the colorant with high shearing force, and obtaining a masterbatch. At this time, an organic solvent can be used to enhance the interaction between the colorant and the resin. The so-called flushing method is also known as a method of mixing and kneading an aqueous paste containing water of a coloring agent together with a resin and an organic solvent, transferring the coloring agent to the resin side, and removing water and organic solvent components. Since it can be used as it is, it does not need to be dried and is preferably used. For mixing and kneading, a high-shear dispersion device such as a three-roll mill is preferably used.
[0065]
Hereinafter, a method for producing the toner will be described.
As the aqueous medium used in the present invention, water alone may be used, or a solvent miscible with water may be used in combination. Examples of miscible solvents include alcohols (eg, methanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (eg, methylcellosolve), lower ketones (eg, acetone, methylethylketone), and the like.
In the present invention, a urea-modified polyester (UMPE) can be obtained by reacting an isocyanate group-containing polyester prepolymer (A) with an amine (B) in an aqueous medium. As a method for stably forming a dispersion comprising a modified polyester such as a urea-modified polyester or a prepolymer (A) in an aqueous medium, a method comprising forming a dispersion of a modified polyester such as a urea-modified polyester or a prepolymer (A) in an aqueous medium. A method of adding the composition of the toner raw material and dispersing by a shearing force can be used. The prepolymer (A) and another toner composition (hereinafter referred to as toner raw material) such as a colorant, a colorant masterbatch, a release agent, a charge control agent, and an unmodified polyester resin are dispersed in an aqueous medium. The toner may be mixed at the time of formation, but it is more preferable to mix the toner raw materials in advance and then add and disperse the mixture in an aqueous medium. Further, in the present invention, other toner raw materials such as a coloring agent, a release agent, and a charge control agent do not necessarily have to be mixed when forming particles in an aqueous medium, and after the particles are formed. May be added. For example, after forming particles containing no coloring agent, a coloring agent can be added by a known dyeing method.
[0066]
The dispersing method is not particularly limited, but known equipment such as a low-speed shearing type, a high-speed shearing type, a friction type, a high-pressure jet type, and an ultrasonic wave can be applied. In order to make the particle size of the dispersion 2 to 20 μm, a high-speed shearing type is preferred. When a high-speed shearing disperser is used, the number of rotations is not particularly limited, but is generally 1,000 to 30,000 rpm, preferably 5,000 to 20,000 rpm. The dispersion time is not particularly limited, but is usually 0.1 to 5 minutes in the case of a batch system. The temperature at the time of dispersion is usually 0 to 150 ° C (under pressure), preferably 40 to 98 ° C. Higher temperatures are preferred in that the dispersion of the urea-modified polyester or prepolymer (A) has a lower viscosity and is easier to disperse.
[0067]
The amount of the aqueous medium to be used is usually 50 to 2,000 parts by weight, preferably 100 to 1,000 parts by weight, based on 100 parts of the toner composition containing the urea-modified polyester or the polyester of the prepolymer (A). If the amount is less than 50 parts by weight, the dispersion state of the toner composition is poor, and toner particles having a predetermined particle size cannot be obtained. If it exceeds 2,000 parts by weight, it is not economical. In addition, a dispersant can be used if necessary. The use of a dispersant is preferred because the particle size distribution becomes sharp and the dispersion is stable.
[0068]
Various dispersants for emulsifying and dispersing the oily phase in which the toner composition is dispersed and containing water are used. Such dispersants include surfactants, inorganic fine particle dispersants, polymer fine particle dispersants, and the like.
As the surfactant, alkyl benzene sulfonate, α-olefin sulfonate, anionic surfactant such as phosphate ester, alkylamine salt, amino alcohol fatty acid derivative, polyamine fatty acid derivative, amine salt type such as imidazoline, Quaternary ammonium salt type cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, alkyldimethylbenzylammonium salts, pyridinium salts, alkylisoquinolinium salts, benzethonium chloride, fatty acid amide derivatives, polyhydric alcohols Nonionic surfactants such as derivatives, for example, amphoteric surfactants such as alanine, dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octylaminoethyl) glycine and N-alkyl-N, N-dimethylammonium betaine. It is.
[0069]
Further, by using a surfactant having a fluoroalkyl group, the effect can be improved with a very small amount. Preferred examples of the anionic surfactant having a fluoroalkyl group include a fluoroalkyl carboxylic acid having 2 to 10 carbon atoms and a metal salt thereof, disodium perfluorooctanesulfonylglutamate, and 3- [omega-fluoroalkyl (C6 to C11). ) Sodium] oxy] -1-alkyl (C3-C4) sulfonate, Sodium 3- [omega-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino] -1-propanesulfonate, Fluoroalkyl (C11-C20) carboxy Acid and metal salt, perfluoroalkylcarboxylic acid (C7-C13) and its metal salt, perfluoroalkyl (C4-C12) sulfonic acid and its metal salt, perfluorooctanesulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- ( 2-hydroxyethyl) -Fluorooctanesulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate, etc. Is mentioned.
[0070]
As trade names, Surflon S-111, S-112, S-113 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 (manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-101 , DS-102, (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), Megafac F-110, F-120, F-113, F-191, F-812, F-833 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Ektop EF-102 , 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204, (manufactured by Tochem Products Inc.), Futagent F-100, F150 (manufactured by Neos), and the like.
Examples of the cationic surfactant include an aliphatic primary, secondary or secondary amino acid having a fluoroalkyl group, an aliphatic quaternary ammonium salt such as a perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, Benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, trade names are Surflon S-121 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-135 (manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-202 (manufactured by Daikin Industries Ltd.) ), Megafac F-150, F-824 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Ectop EF-132 (manufactured by Tochem Products), Futagent F-300 (manufactured by Neos) and the like.
Calcium phosphate, calcium carbonate, acid value titanium, colloidal silica, hydroxyapatite, and the like can also be used as inorganic compound dispersants that are hardly soluble in water.
[0071]
In addition, the same effect as that of the inorganic dispersant was confirmed for the fine particle polymer. For example, MMA polymer fine particles 1 μm and 3 μm, styrene fine particles 0.5 μm and 2 μm, styrene-acrylonitrile fine particle polymer 1 μm, (PB-200H (manufactured by Kao) SGP (Soken), Techno Polymer SB (Sekisui Plastics), SGP-3G (Soken) Micropearl (Sekisui Fine Chemical)).
As the dispersant usable in combination with the inorganic dispersant and the fine particle polymer described above, the dispersed droplets may be stabilized by a polymer-based protective colloid. For example, an acid such as acrylic acid, methacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride, or a (meth) acrylic monomer containing a hydroxyl group Such as β-hydroxyethyl acrylate, β-hydroxyethyl methacrylate, β-hydroxypropyl acrylate, β-hydroxypropyl methacrylate, γ-hydroxypropyl acrylate, γ-hydroxypropyl methacrylate, acrylic acid 3 -Chloro-2-hydroxypropyl, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, glycerin monoacrylate, glycerin monomethacrylate, N- Methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, etc., vinyl alcohol or ethers with vinyl alcohol, such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, or esters of vinyl alcohol and compounds containing a carboxyl group, for example, acetic acid Pinyl, pinyl propionate, vinyl butyrate, etc., acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide or methylol compounds thereof, acid chlorides such as acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, nitrogen such as pinyl pyridine, vinyl pyrrolidone, vinyl imidazole, ethylene imine Homopolymers or copolymers such as those having atoms or heterocycles thereof, polyoxyethylene, polyoxypropylene, Xylethylenealkylamine, polyoxypropylenealkylamine, polyoxyethylenealkylamide, polyoxypropylenealkylamide, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxyethylene nonyl phenyl Polyoxyethylenes such as esters and celluloses such as methylcellulose, hydroxyethylcellulose and hydroxypropylcellulose can be used.
[0072]
In order to remove the organic solvent from the obtained emulsified dispersion (reactant), the temperature of the entire system was gradually increased in a laminar stirring state, and strong stirring was applied in a certain temperature range. By doing so, spindle-shaped toner particles can be produced. In addition, when an acid such as calcium phosphate salt or an alkali-soluble substance is used as the dispersion stabilizer, the calcium phosphate salt is removed from the fine particles by a method such as dissolving the calcium phosphate salt with an acid such as hydrochloric acid and washing with water. I do. In addition, it can be removed by an operation such as decomposition with an enzyme. When a dispersant is used, the dispersant can be left on the surface of the toner particles. When a solvent is used, after elongation and / or cross-linking reaction of the modified polyester (prepolymer) with the amine, the solvent (solvent) is removed from the obtained reaction product under normal pressure or reduced pressure.
[0073]
The shape of the toner can be appropriately adjusted by the solvent removal conditions. In order to adjust the hollow to an appropriate diameter, it is necessary to set desolvation conditions in addition to the dispersant, and the condition is that the oil phase solid content of the liquid emulsified and dispersed in the aqueous medium is 5 to 5. It is necessary that the desolvation temperature is set to 50%, the desolvation temperature is 10 to 50 ° C., and the desolvation time is set within about 30 minutes as a retention time during desolvation of toner. This is presumably because the solvent contained in the oil phase evaporates in a short period of time, so that the oil phase is relatively hard and the elastic oil phase undergoes unbalanced volume shrinkage at low temperatures. When the solid content of the oil phase is more than 50%, the evaporation solvent is small and the conditions under which volume shrinkage occurs are reduced, and when it is less than 5%, the productivity is remarkably reduced. If the time is too long, volume shrinkage is less likely to occur, so that the shape becomes spherical. However, the above conditions are not absolute conditions, and it is necessary to balance the temperature and the solvent removal time.
[0074]
Further, in order to lower the viscosity of the dispersion medium containing the toner composition, a solvent in which the urea-modified polyester or the polyester of the prepolymer (A) is soluble can be used. The use of a solvent is preferred in that the particle size distribution can be sharpened. It is preferable that the solvent is volatile having a boiling point of less than 100 ° C. from the viewpoint of facilitating removal. Examples of the solvent include toluene, xylene, benzene, carbon tetrachloride, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, trichloroethylene, chloroform, monochlorobenzene, dichloroethylidene, methyl acetate, ethyl acetate, and methyl ethyl ketone. , Methyl isobutyl ketone and the like can be used alone or in combination of two or more. In particular, aromatic solvents such as toluene and xylene and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform and carbon tetrachloride are preferred. The amount of the solvent to be used relative to 100 parts of the prepolymer (A) is usually 0 to 300 parts, preferably 0 to 100 parts, more preferably 25 to 70 parts.
[0075]
The elongation and / or crosslinking reaction time is selected depending on, for example, the reactivity of the isocyanate group structure of the prepolymer (A) and the amines (B) in combination, but is usually 10 minutes to 40 hours, preferably 2 to 24 hours. Time. The reaction temperature is generally 0-150C, preferably 40-98C. In addition, a known catalyst can be used as needed. Specific examples include dibutyltin laurate and dioctyltin laurate. The amines (B) described above are used as the elongating agent and / or the crosslinking agent.
[0076]
In the present invention, prior to desolvation from the dispersion liquid (reaction liquid) after the elongation and / or cross-linking reaction, a shape control step of stirring the dispersion liquid in a stirring tank having no baffles inside and no protrusions on the wall surface. It is preferable that the liquid is stirred with a strong stirring force and then the solvent is removed at 10 to 50 ° C. The shape of the toner can be controlled by stirring the liquid before removing the solvent. The emulsified liquid emulsified and dispersed in an aqueous medium and further subjected to an elongation reaction is stirred with a strong stirring force at a temperature of 30 to 50 ° C. in a stirring tank having no baffles or protrusions before removing the solvent, so that the toner has a spindle shape. After confirming the above, the solvent is removed at a solvent removal temperature of 10 to 50 ° C. Since these conditions are not absolute conditions, it is necessary to appropriately select the conditions. However, after the emulsification and dispersion, the elongation reaction is performed, and then a spindle is formed by applying shear with a strong stirring force in a stirring tank. This was because ethyl acetate and the like contained in the granulation lowered the viscosity of the emulsion, and a stronger stirring force was applied to change from a true spherical shape to a spindle shape. As described above, the volume average particle diameter Dv, the number average diameter Dn, the ratio Dv / Dn, the ratio of the spindle shape, and the like of the toner adjust, for example, the water layer viscosity, the oil layer viscosity, the characteristics of the resin fine particles, and the amount added. Control.
[0077]
This toner can be used as a two-component developer. In this case, the toner may be mixed with the magnetic carrier, and the content ratio of the carrier and the toner in the developer is preferably 1 to 10 parts by weight of the toner with respect to 100 parts by weight of the carrier. As the magnetic carrier, conventionally known ones such as iron powder, ferrite powder, magnetite powder, and magnetic resin carrier having a particle diameter of about 20 to 200 μm can be used. In addition, an acrylic resin, a fluorine resin, a silicone resin, or the like can be used as the coating material. If necessary, a conductive powder or the like may be contained in the coating resin.
Further, this toner can be used as a magnetic toner or a non-magnetic toner of a one-component developing system without using a carrier.
[0078]
Hereinafter, the operation of the image forming apparatus 200 will be described with reference to FIG.
The recording member 100 fed from the paper feed cassettes 3 and 4 or the manual feed tray MF is conveyed by conveyance rollers while being guided by a conveyance guide (not shown), and is sent to a temporary stop position where the registration roller pair 5 is provided. The recording member 100 sent out at a predetermined timing by the registration roller pair 5 is carried on a transfer / conveyance belt 60, conveyed toward each of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K, and passes through each transfer unit. The toner images developed on the image carriers 11Y, 11M, 11C, and 11K of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1K are superimposed on the recording member 100 at the respective transfer units, and the transfer electric field and the nip pressure are adjusted. Is transferred onto the recording member 100 under the action of By the transfer of the superposition, a full-color toner image is formed on the recording member 100. On the other hand, the surfaces of the image carriers 11Y, 11M, 11C, and 11K after the transfer of the toner image are cleaned by the cleaning device 14, and further subjected to charge elimination to prepare for the formation of the next electrostatic latent image. After the full-color toner image is formed on the recording member 100, the fixing device 7 fixes the full-color toner image. In the paper discharge direction C. When the sheet is discharged onto the sheet discharge tray 8 from the first sheet discharge direction B, the sheets are stacked in a so-called face-down state in which the image surface is down. On the other hand, when the paper is discharged in the second paper discharge direction C, the paper is conveyed to another post-processing device (a sorter, a binding device, or the like) (not shown), or is again sent for double-sided printing via a switchback unit. The sheet is conveyed to the registration roller pair 5.
[0079]
In the process cartridge of the present invention, at least the image carrier 11 and at least one device selected from a charging device, a developing device, and a cleaning device 14 are integrally supported, and are attached to and detached from the image forming apparatus 200. In a possible process cartridge, the average circularity of the toner used is 0.93 to 0.99, and the relationship of friction coefficient μs ≦ 3.6-3.3 × average circularity is satisfied. Even if the toner has a large average circularity Ψ, by reducing the friction coefficient of the image carrier 11, the cleaning property can be improved and a high-quality image can be obtained.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, in the image forming apparatus of the present invention, by controlling the toner shape and the friction coefficient of the image carrier, the transfer property is improved, the cleaning property is further improved, and the occurrence of background stain and the like is prevented. And high quality images can be obtained. Further, since the charging member is not stained, a high-quality image without unevenness can be obtained. Further, the life of the image carrier / cleaning blade can be extended.
Further, with the toner of the present invention, the transfer rate can be improved, and faithful transfer properties can be obtained. Further, in the process cartridge of the present invention, the durability of the process cartridge can be improved by extending the life of the image carrier and the cleaning blade.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image forming unit of the image forming apparatus in FIG.
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of measuring a friction coefficient of an image carrier.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a coating bar and a brush-like roller.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a stacked image carrier of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image carrier and a charging member.
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating the shape of a toner for explaining a shape factor SF-1 and a shape factor SF-2.
8A and 8B are schematic diagrams illustrating an outer shape of the toner of the present invention, FIG. 8A is an external view of the toner, and FIG. 8B is a cross-sectional view of the toner.
[Explanation of symbols]
1 Image forming unit
1Y, 1M, 1C, 1K Image forming unit
2 Optical writing device
3, 4 paper cassette
5 Registration roller pair
6 Transfer device
60 Transfer belt
61-68 Support roller
7 Fixing device
8 Output tray
11 Image carrier
11Y, 11M, 11C, 11K each image carrier
111 conductive support
112 charge generation layer
113 charge transport layer
114 protective layer
115 Photosensitive layer
12 Charging device
121 Charging roller (charging member)
122 Charging roller cleaning brush
13 Developing device
14 Cleaning device
141 cleaning blade
142 blade pressure spring
143 Blade rotation fulcrum
144 brush roller
145 Coating bar
146 brush roller scraper
147 bar pressure spring
148 Waste Toner Collection Coil
149 Supporting member
100 recording members
200 Image forming apparatus
A Belt running direction
B First paper ejection direction
C Second paper ejection direction
D Switching guide
G gap

Claims (16)

潜像を形成する像担持体と、
像担持体を帯電させる帯電装置と、
像担持体上の潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、
トナー像を転写ベルトにより搬送される記録部材に直接転写するか、または、転写ベルト上に１次転写した後記録部材に２次転写する転写装置と、
クリーニングブレードとブラシ状ローラを配置するクリーニング装置と を備える画像形成装置において、
前記トナーの平均円形度Ψが、０．９３〜０．９９であって、
前記像担持体の摩擦係数μｓが、摩擦係数μｓ≦３．６−３．３×平均円形度Ψ の関係を満足する
ことを特徴とする画像形成装置。An image carrier for forming a latent image;
A charging device for charging the image carrier,
A developing device for developing a latent image on the image carrier with toner to form a toner image;
A transfer device for directly transferring a toner image to a recording member conveyed by a transfer belt, or for performing primary transfer on a transfer belt and then secondary transfer to a recording member;
An image forming apparatus including: a cleaning blade and a cleaning device in which a brush-like roller is disposed;
The average circularity Ψ of the toner is 0.93 to 0.99,
An image forming apparatus, wherein a friction coefficient μs of the image carrier satisfies a relationship of friction coefficient μs ≦ 3.6−3.3 × average circularity Ψ. 請求項１に記載の画像形成装置において、
前記クリーニング装置は、ブラシ状ローラが５００ｍＮ以上の圧力で棒状の脂肪酸金属塩を掻き取った後、像担持体に塗布する
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1,
The image forming apparatus is characterized in that the cleaning device applies a brush-like roller to the image carrier after scraping off a rod-like fatty acid metal salt with a pressure of 500 mN or more. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記クリーニング装置は、脂肪酸金属塩がステアリン酸亜鉛である
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The image forming apparatus, wherein the fatty acid metal salt is zinc stearate. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記像担持体は、摩擦係数μｓが０．４〜０．１の範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the friction coefficient μs of the image carrier ranges from 0.4 to 0.1. 請求項２ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記クリーニング装置は、棒状の脂肪酸金属塩がフリッカーバーを兼ねる
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 2, wherein
The image forming apparatus is characterized in that the cleaning device uses a rod-shaped fatty acid metal salt also serving as a flicker bar. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記ブラシ状ローラは、導電性又は半導電性からなり、像担持体の潜像の現像を行う画像形成時に、像担持体上に残留するトナーの帯電極性と反対極性の直流電圧に交流電圧の重畳させたバイアス電圧を印加させる
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The brush-like roller is made of a conductive or semi-conductive material, and when an image is formed for developing a latent image on the image carrier, an AC voltage is applied to a DC voltage having a polarity opposite to a charging polarity of toner remaining on the image carrier. An image forming apparatus wherein a superimposed bias voltage is applied. 請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記像担持体は、表面にフィラーを含む保護層を有する
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
An image forming apparatus, wherein the image carrier has a protective layer containing a filler on the surface. 請求項７に記載の画像形成装置において、
前記像担持体は、前記保護層に含まれるフィラーが、アルミナである
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 7,
The image forming apparatus of the image carrier, wherein the filler contained in the protective layer is alumina. 請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記帯電部材と前記像担持体の間で形成される間隙は、前記帯電部材がトナーと接触しない距離であって、８０μｍ以下である
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The image forming apparatus according to claim 1, wherein a gap formed between the charging member and the image carrier is a distance at which the charging member does not contact the toner, and is 80 μm or less. 請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記トナーは、体積平均粒径（Ｄｖ）が３〜８μｍの範囲にあり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）で定義される分散度が１．０５〜１．４０の範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 9,
The toner has a volume average particle diameter (Dv) in the range of 3 to 8 μm, and has a dispersion degree defined by a ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn). An image forming apparatus having a range of 1.05 to 1.40. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記トナーは、形状係数ＳＦ−１で１００〜１８０の範囲にあり、かつ 形状係数ＳＦ−２で１００〜１８０の範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 10,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner has a shape factor SF-1 in a range of 100 to 180 and a shape factor SF-2 in a range of 100 to 180. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記トナーは、紡錘形状であり、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜０．８の範囲で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０の範囲であって、長軸ｒ１＞短軸ｒ２≧厚さｒ３の関係を満足する
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 11,
The toner has a spindle shape, a ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) in the range of 0.5 to 0.8, and a ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) of 0.7. An image forming apparatus that satisfies the relationship of major axis r1> minor axis r2 ≧ thickness r3. 請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記トナーは、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び／又は伸長反応させるトナーである
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The toner is a toner in which a toner composition containing a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, a polyester, a colorant, and a release agent is crosslinked and / or elongated in an aqueous medium in the presence of resin fine particles. An image forming apparatus comprising: 請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記トナーは、そのトナーが、シリカ及び／又はチタニアが添加されている
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 13,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner has silica and / or titania added thereto. 潜像を形成する像担持体と、、
帯電装置、現像装置、クリーニング装置の中から選択される１以上の装置と が一体に支持されて、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
前記トナーは、平均円形度Ψが、０．９３〜０．９９であって、前記像担持体の摩擦係数μｓとの間で、摩擦係数μｓ≦３．６−３．３×平均円形度Ψ の関係を満足する
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。An image carrier for forming a latent image,
One or more devices selected from a charging device, a developing device, and a cleaning device are integrally supported, and the process cartridge is detachable from the image forming apparatus.
The toner has an average circularity of 0.93 to 0.99 and a friction coefficient μs ≦ 3.6−3.3 × average circularity between the toner and the friction coefficient μs of the image carrier. A process cartridge satisfying the following relationship. 潜像を形成する像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置と、像担持体上の潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、トナー像を転写ベルトにより搬送される記録部材に直接転写するか、または、転写ベルト上に１次転写した後記録部材に２次転写する転写装置と、クリーニングブレードとブラシ状ローラを配置するクリーニング装置とを備える画像形成装置に用いられるトナーにおいて、
前記トナーは、平均円形度Ψが、０．９３〜０．９９であって、前記像担持体の摩擦係数μｓとの間で、摩擦係数μｓ≦３．６−３．３×平均円形度Ψ の関係を満足する
ことを特徴とするトナー。An image carrier for forming a latent image, a charging device for charging the image carrier, a developing device for developing the latent image on the image carrier with toner to form a toner image, and a toner image conveyed by a transfer belt The image forming apparatus is provided with a transfer device that directly transfers the image onto a recording member or performs a primary transfer onto a transfer belt and then performs a secondary transfer onto the recording member, and a cleaning device including a cleaning blade and a brush-like roller. Toner
The toner has an average circularity of 0.93 to 0.99, and a coefficient of friction μs ≦ 3.6-3.3 × average circularity between the toner and the friction coefficient μs of the image carrier. Characterized by satisfying the following relationship:
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